弹簧“串联”和“并联”问题解答方法略谈.doc

弹簧“串联”和“并联”问题解答方法略谈 弹簧“串联”和“并联”问题解答方法略谈 1弹簧“串联” 例1  已知弹簧a的劲度系数为，弹簧b的劲度系数为，如果把两弹簧相串使用，在弹簧末端挂一个重为g的物体，求弹簧相串后的等效劲度系数。 解析  如图，两弹簧相串使用，当挂上重物，弹簧a、 b所受的拉力均为g。设弹簧a的伸长量为,弹簧b的伸长量,则有   (1)      (2) 由上面两式得相串弹簧的伸长量为（3） 由（3）式得，设，则 由胡克定律得，弹簧a、相串构成新弹簧的劲度系数为，我们把弹簧相串使用叫弹簧“串联”。 习题：一根轻质弹簧下面挂一重物，弹簧伸长为，若将该弹簧剪去，在剩下的部分下端仍然挂原重物，弹簧伸长了，则为： 、 解析  设轻质弹簧原长为，则该弹簧等效于个原长为的轻质弹簧的“串联”，设原轻质弹簧的劲度系数为，则由前面的推导知，小弹簧的劲度系数。所以，在弹簧剪断前后挂同一重物，应有,把代入上式得答案为c。     易混淆题：如图2 所示，已知物块a、b的质量均为m，两轻质弹簧劲度系数 分别为和，已知两弹簧原长之和为，不计两物体的厚度，求现在图中两弹 簧的总长度为_。  错解  两弹簧是“串联”，由推导知，弹簧串后的劲度系数为，设两弹簧压缩量为，由胡克定律得，把代入得，所以两弹簧的长度为 。 错解剖析  解答错误的原因是不经分析就把该题中两弹簧看成“串联”。  正确解答  由题意知，上面轻质弹簧上的受力为mg，下面弹簧的受力为2mg，设上面弹簧压缩量为，下面弹簧的压缩量为，由胡克定律易得 ，因此知题中弹簧的长度为 。弹簧“并联” 例2  已知弹簧a的劲度系数为，弹簧b的劲度系数为，如果把两弹簧相并后，在弹簧的末端挂一重物g，求弹簧相并后的等效劲度系数。解析  如图3所示，两弹簧相并使用，当挂上重物后，两弹簧a、b伸长量相同，设两弹簧的伸长量均为,由平衡条件得， 即,设，则。 由胡克定律得，a、b相并构成新弹簧的劲度系数为。我们把弹簧相并使用叫做弹簧“并联”。 习题：如例2图所示，a、b两根轻质弹簧，它们的劲度系数分别为，原长分别为， 在下端挂一重物，物体受到的重力为10n，平衡时物体下降了_cm。 解析  由上面的推导知，a、b并联后弹簧的劲度系数为 ，由胡定律，已知，把代入得 。 易混淆题：如图所示，两根原长相同的轻质弹簧a、b竖直悬挂，其下端用一根跨过动滑轮的细绳连在一起，不计绳与滑轮的质量，两弹簧原来均无形变，求在动滑轮下挂一质量为的m砝码后，动滑轮下降了多大？已知弹簧劲度系数分别为、，弹簧始终保持弹性形变。 错解  a、b两弹簧“并联”，由上面的推导得，并后弹簧的劲度系数。设滑轮下降的距离为x,由平衡条件得，得滑轮下降的距离为。 错解剖析  解答错误的原因是把a、b两弹簧看成“并联”，其实不然，该题中的弹簧与“并联”的区别在于，弹簧“并联”时，弹簧末端挂一重物，两弹簧的伸长量相同。该题中的两弹簧通过绳绕过滑轮相连，两弹簧上的拉力大小相等，均为，两弹簧伸长量并不相等。 正确解答  设弹簧a的伸长量为,弹簧b的伸长量为,则由平衡条件得   （1）     （2