弹簧的工作原理(高中物理模型--弹簧)

Posted 2023-05-25

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微专题01轻弹簧的弹力大小特点、测力计

一知能掌握

（一）轻弹簧的弹力特点

1.弹簧弹力的大小可根据胡克定律计算（在弹性限度内）.

胡克定律的内容是：在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比.即F=kx　　

说明：

①其中x是弹簧的形变量（与原长相比的伸长量或缩短量，不是弹簧的实际长度）.

②弹力是一个变力，其大小随着弹性形变的大小而变化，还与弹簧的劲度系数有关.

2.轻弹簧各个部分受到的力大小是相同的，两端所受的弹力一定等大反向.不论轻弹簧在力的作用下无论是平衡状态还是加速运动状态，各个部分受到的弹力大小是相同的.轻弹簧两端所受的弹力一定等大反向.其伸长量等于弹簧任意位置受到的力和劲度系数的比值

证明如下：以轻弹簧为对象，设两端受到的弹力分别为F1、F2，根据牛顿第二定律，F1+F2=ma，由于m=0，因此F1+F2=0，即F1、F2一定等大反向。

如图1和图2中相同的轻弹簧，其端点受到相同大小的力时，无论弹簧是处于静止、匀速还是加速运动状态，各个弹簧的伸长量都是相同的。

3.压缩和拉伸相同量时，弹力大小相等方向相反。弹簧的形变有拉伸和压缩两种情形，拉伸和压缩形变对应弹力的方向相反.析弹力时，在未明确形变的具体情况时，要考虑到弹力的两个可能的方向.

（二）弹簧测力计的原理

在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量（伸长或压缩）成正比，弹力的增量与弹簧形变量的增量也成正比，即f=kx或Δf=k•Δx，利用弹簧的这一性质可制成弹簧秤，且弹簧秤的刻度是均匀的，弹簧具有测量功能.

（三）静止的轻弹簧平衡时两种可能的形变

在含有弹簧的静力学问题中，当弹簧所处的状态没有明确给出时，必须考虑到弹簧既可以处于拉伸状态，也可以处于压缩状态，必须全面分析各种可能性，以防漏解.