张海军

弹簧是高考物理试题中的经典模型之一，它常与力的平衡、牛顿运动定律、动能定理、动量定理、动量守恒定律、机械能守恒定律、功能关系等知识结合在一起，考查学生的学科思维能力。在高中阶段我们研究的轻弹簧（质量不计）是一种理想化的物理模型。轻弹簧因形变量的变化而导致其弹力、弹性势能等物理量也随之发生变化，并表现出可变性、渐变性、对称性三个重要的性质。下面逐一举例说明轻弹簧的这三个性质在解决相关物理问题中的具体应用。

一、可变性

可变性是指在弹性限度内，弹簧弹力满足胡克定律F=kx，其中k为弹簧的劲度系数，z为弹簧的形变量（伸长量或压缩量）。由胡克定律可知，弹簧弹力与形变量成正比，当弹簧的形变量不同时，弹簧弹力也就不同。此外，弹簧弹性势能的大小也与形变量有关（Ek=1/2kx2），当弹簧的形变量不同时，弹簧的弹性势能也不同。

例1 （2018年高考全国工卷）如图1所示，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在物块P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示物块P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，如图2所示的表示F和z关系的图像可能正确的是（    ）。

解析：无外力F作用时，物块P静止，根据二力平衡得mg=kx0，解得弹簧的压缩量x0=mg/k;有外力F作用时，物块P向上做匀加速直线运动，设加速度为a，对物块P进行受力分析，如图3所示，根据牛顿第二定律得F+F弹-mg =ma，又有F弹=k（x0一x），解得F=ma十kx。

答案：A