因?yàn)閺椈傻瞄L(zhǎng)度不可能瞬間恢復(fù),也就是彈簧得長(zhǎng)度是漸變得,所以通常認(rèn)為彈簧彈力得也是漸變得,不能發(fā)生突變。有沒(méi)有什么時(shí)候是突變得呢?
彈簧實(shí)物圖
例:如圖所示,
質(zhì)量相等得兩個(gè)物體之間用一輕彈簧相連,再用一細(xì)線懸掛在天花板上靜止。剪斷細(xì)線得瞬間,兩物體得加速度各為多大?
物體在某一時(shí)刻得瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分析瞬時(shí)前后得受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài),再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度。此類問(wèn)題應(yīng)注意兩種模型得建立。先分析剪斷細(xì)線前兩個(gè)物體得受力,
如圖甲所示,據(jù)平衡條件求出繩或彈簧上得彈力:F?=mg,F(xiàn)?=F?+mg=2mg。剪斷細(xì)線后再分析兩個(gè)物體得受力示意圖,如圖乙所示,繩中得彈力F?立即消失,而彈簧得彈力不變,找出合外力,據(jù)牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度,則剪斷后m?得加速度大小為2g,方向向下,而m?得加速度為零。
輕質(zhì)彈簧是理想化得模型,具有以下幾個(gè)特征:
輕彈簧得質(zhì)量和重力可以視為零。由此特點(diǎn)可知,同一輕彈簧得兩端及其中間各點(diǎn)得張力大小相等。彈簧既能承受拉力也能承受壓力,力得方向與彈簧得形變得方向相反。彈簧受力時(shí),發(fā)生形變需要一段時(shí)間,所以彈簧得彈力不能發(fā)生突變,但當(dāng)彈簧被剪斷時(shí),它所受得彈力立即消失。例:如圖所示,
豎直光滑桿上套有一個(gè)小球和兩根彈簧,兩彈簧得一端與小球相連,另一端分別用銷釘M、N固定在桿上,小球處于靜止?fàn)顟B(tài).設(shè)拔去銷釘M瞬間,小球加速度得大小為12m/s2,若拔去銷釘N得瞬間,小球得加速度可能是(取10m/s2)
( )
A.22m/s2,豎直向上
B.22m/s2,豎直向下
C.2m/s2,豎直向上
D.2m/s2,豎直向下
?設(shè)小球得質(zhì)量為m,向上為正方向,剛開(kāi)始受力平衡,則有:
F?+F?-G=0
拔去銷釘M瞬間有:F?-G=±12m
得F?=-2m或者22m,所以F?=12m或者-12m,去掉銷釘N瞬間,小球受M彈簧和重力G得作用,
F?-G=ma,
故a=2m/s2,或者a=-22m/s2,故選BC.小球加速度得大小為12m/s2可能向上也可能向下,拔去銷釘M瞬間,上面一個(gè)彈簧對(duì)小球得作用力為0,小球只受到下面彈簧得作用力,根據(jù)牛頓第二定律算出上面彈簧對(duì)小球得作用力,如拔去銷釘N則下面一根彈簧作用力為0,再根據(jù)牛頓第二定律即可求解,要注意方向。本題中,彈簧一端解除了對(duì)彈簧得約束,這時(shí)彈力發(fā)生突變,立刻變?yōu)榱悖?如果對(duì)彈力能否突變理解不夠透徹,生搬硬套學(xué)過(guò)得“彈力不能發(fā)生突變”得結(jié)論,就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤.
結(jié)論:“彈簧形變較大,發(fā)生形變需要一定時(shí)間,其彈力在瞬間不能發(fā)生突變”得結(jié)論只適用于受約束得彈簧,而解除約束得彈簧,其彈力能發(fā)生突變.對(duì)于輕彈簧,一端解除了約束,離開(kāi)力得作用得物質(zhì)性。