探析弹簧双振子的运动规律
2021-11-22胡连冬
数理化解题研究·高中版 2021年10期



摘要:基于“弹簧单振子模型”的运动规律,结合运动合同法对“弹簧双振子”运动问题进行分类探析,推理论证“弹簧双振子”的运动规律.
关键词:弹簧双振子模型;动量;能量;质心
中图分类号:G632文献标识码:A 文章编号:1008-0333(2021)28-0082-03
弹簧振子的运动问题涉及运动和力的关系、动量能量观念;尤其是“弹簧双振子”运动问题,其运动情况较为复杂,物理情景学生难以想象,即使刚入职的教师面对“弹簧双振子”运动问题也感到束手无策,因此“弹簧双振子”运动问题往往成为历年中学物理竞赛的题型之一.
一、弹簧振子的定义
如图1所示,把轻弹簧的一端固定,另一端连接小球或滑块,当轻弹簧发生形变后,小球或滑块就在平衡位置附近作往复运动,这种现象叫简谐振动,其中弹簧和小球或滑块组成的系统称为弹簧振子.如图2中在轻弹簧的两端各连接一个小球,当弹簧发生形变后,该系统中的两个小球就相对系统的质心作简谐振动,这样的系统称为“弹簧双振子模型”,弹簧振子是一种理想化模型.
二、弹簧振子的运动问题
1.弹簧单振子运动规律
2.弹簧双振子运动规律
(1)弹簧双振子系统质心处于静止状态
例1将原长为l劲度系数为k的轻弹簧连接A、B两振子,A、B质量分别为mm. 将弹簧压缩为l后锁定置于光滑水平面上,如图3所示.当弹簧突然解除锁定后,试分析振子A、B的运动情况.
解析压缩的弹簧解除锁定后,系统在水平方向上不受外力,且系统的总动量为零,根据动量守恒……
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