彈力的概念
在新課標選修1第55頁有彈力的如下定義:發生彈性形變的物體,因為要恢復原長,對其接觸的物體形成力的作用彈力的定義和作用,這些力叫彈力。
定義中的彈性形變指的是才能恢復原狀的形變;并不是所有的形變都是彈性形變。
彈力與重力、摩擦力一起并稱熱學三大典型力。
我們在小學數學題目中最典型的彈力就是彈簧的彈力。從彈力定義來說,日常生活中的壓力、支持力、繩子拉力都是彈力。例如,一本書放到桌面上,桌面給其的支持力就是彈力,只不過桌面的彈性形變很小,我們肉眼觀察不到。
彈力的方向
彈力的方向研究是一個考點,倘若是綜合題,涉及到復雜的運動模式,彈力方向判定就很不容易;例如,豎直方向彈簧放置的震動模式。
下邊我們來一起研究彈力的方向。彈力的方向的規定:壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面,指向被擠壓或被支持的物體。
繩對物體的拉力(拉力是彈力中的一種)總是順著繩指向繩收縮的方向。不難看出,彈力方向的剖析遠比重力方向復雜。
彈力的大小
中學數學中彈力問題是十分重要的考點。尤其是涉及到豎直放置彈簧、多物體聯接的,且涉及到磨擦了綜合問題,在中考試卷和模試題中時常出現。
我們還是先來備考課本上彈力的大小的相關規定。中學化學階段,我們研究彈力的大小都是滿足胡克定律的。胡克定律可表示為(在彈性限度內):F=kx,(形變量可以是伸長量也可以是壓縮量);此公式還可以表示成ΔF=kΔx,即彈簧彈力的大小改變量和彈簧形變量的改變量也成反比。
兩根彈簧串聯后組成的“新彈簧”總勁度變小;兩根彈簧并聯后組成的“新彈簧”總勁度變大。倘若您沒有推論過,請課下自己推論下。
下邊我們來講解彈性勢能的概念,由于彈簧的問題,總是結合著能量的變化;對彈性勢能的考察,是全省各地中考的一大熱點和難點。并且,筆者預測在接出來上海中考數學應用題中很有可能會考察到彈力。
彈性勢能的概念
彈性勢能指的是發生彈性形變的物體各部份之間,因為有彈力的作用所具有的勢能。同一彈性物體在一定范圍內形變越大,具有的彈性勢能就越多,反之,則越小。
確定彈力勢能的大小需選定零勢能的狀態,通常選定彈簧未發生任何形變,而處于自由狀態的情況下其彈力勢能為零。對于彈簧來說,彈性勢能和彈簧的勁度系數k、形變量Δx有關,與其他化學量無關。
E彈=1/2k*x^2;這個公式不屬于上海地區中考化學大綱要求內容,并且記住總比不記要好。
彈性勢能和彈力所做的功的對應關系
彈力做功與彈性勢能變化的關系:彈力做正功,彈性勢能降低;彈力做負功,彈性勢能降低。這一點與重力做的功與重力勢能的剖析是類似的。
對于同一物體,彈力所做的功的絕對值和彈性勢能的改變量的絕對值是相等的。彈力的具體應用常常出現在機械能、動量、電磁學中,通常來說這種問題都不會僅僅考彈力的大小或則方向,還會涉及到勢能的討論;下邊我們就來給你們做詳盡講解。
彈性勢能的求法與公式推論
彈簧彈性勢能的剖析是中考化學熱學題的一大難點,尤其是涉及到彈簧豎直放置、含有碰撞等過程的時侯。
因為小學數學并沒有要求你們理解彈性勢能的定義,因而彈簧的彈性勢能的估算總是通過動量、能量守恒或則功能關系;換句話來說,就是利用于外界功或則能的方式來進行剖析。我們下邊就來具體剖析下彈性勢能公式的推論過程。
中學語文微積分把握比較好的中學生,也可以通過積分的方式來求解。從彈力的定義式(F彈=kΔx)來看,F彈隨x的變化關系為一次線性函數,通過積分不難得出:E彈=1/2k*Δx^2;這些物理微分思想在中學數學中的應用問題,在平常須要你們多去剖析探究,這類結合的問題不僅僅是中考化學,同時也是近幾年自主招生考試命題的一大趨勢。
對于物理微積分知識把握不是非常理想的中學生也不用消沉,我們可以利用于圖象陰影面積的求法來探究彈力所做的功。
這些求法得到的答案也是一致的:E彈=1/2k*Δx^2;在求彈簧的彈力做功時,因該變力為線性變化,可以先求平均彈力大小,再用功的定義進行估算(好多題目是借助動能定律和功能關系,能量轉化和守恒定理求解)。
在這兒要提醒你們的是,一次線性關系可以如此來求彈力的定義和作用,二次函數關系不能借助這些技巧。例如,當電壓為變量的時侯,求電熱Q時,借助公式Q=I*I*Rt,對Q的求法只能對I進行積分。
同時要注意彈力做功的特征:彈力做功等于彈性勢能增量的負值。前面給出你們的彈性勢能的公式,中考不作定量要求,可作定性討論。
因而筆者在前文中提到,在求彈力的功或彈性勢能的改變時,通常以能量的轉化與守恒的角度來求解。
彈簧的試題與能量聯系緊密
從歷年數學試題剖析來看,彈力的方向判定總是結合受力剖析、機械能守恒定理、動量、電磁感應進行綜合性命題。
中學數學中的彈力是熱學三大常見力之一,彈力的方向剖析是這三個力中最難的。簡單的彈力的方向判定沒有任何考察的意義,由于分辨度太小(你們還會做),因而學會在這種綜合題中應用就變得十分重要。
前文中提到的彈力的方向規定必須銘記于心,這是解決任何綜合題中彈力方向的基礎。另外筆者建議你們最好結合一些典型的例題來幫助你們記憶;并且,這種典型題最后隔一段時間就再備考一遍。這樣在處理考試中彈簧類解答題時,你們才不會由于彈力概念或方向判斷而丟分或影響答題時間。
一些中考試卷或模擬試題中,彈簧豎直方向放置。這類問題的考察,在彈力的基礎上融入了重力的誘因,常常有利用于兩個物體相撞造成的震動情況剖析,無疑降低了難度。
中考化學對彈力的考察
在中學數學中,彈力的大小是十分重要的考點,尤其是涉及到豎直放置彈簧、多物體聯接的彈力大小剖析問題。
這種問題在中考數學試卷和模試題中常常出現,從得分的角度來看,你們在彈力大小判定上丟分是很嚴重的。
彈力大小的剖析通常來說比較困難,這是因為:彈力的大小與位移變化緊密聯系,而位移的變化有由速率決定,速率取決于由彈力和其他外力綜合決定的加速度。這是一個循環過程,為此,彈力綜合問題的處理有相當的難度。