弹簧的串并联
簧的劲度系数为__4__k___
例:一小组将两个完全相同的轻弹簧分别按图甲和图乙连接,等
效为两个新弹簧,测得两个新弹簧的“拉力与弹簧伸长量的关系
A 图像”如图丙所示,则下列说法正确的是(
)
A.F=2 N时甲图中每个弹簧伸长0.1 m
B.F=2 N时乙图中每个弹簧伸长0.1 m
C.原来每个弹簧的劲度系数为20 N/m
弹性限度内,将质量 m=50 g 的钩码逐个挂
在弹簧下端,测得图 1、图 2 中弹簧的长度 L1、L2 如下表所示。
钩码个数 1
2
3
4
L1/cm L2/cm
30.02 31.02 32.02 33.02 29.33 29.65 29.97 30.29
已知重力加速度 g=9.8 m/s2,计算弹簧甲的劲度系数 k1= _________ N/m,弹簧乙的劲度系数 k2=______ N/m。(结果 保留三位有效数字)
A.缓冲效果与弹簧的劲度系数无关
B.垫片向右移动时,两弹簧产生的弹力大小相等
C.垫片向右移动时,两弹簧的长度相等
D.垫片向右移动时,两弹簧的形变量不相等
例:在探究弹力和弹簧伸长的关系时,某同
学先按图 1 所示对弹簧甲进行探究,然后把
等长的弹簧乙(直径小于甲)套在弹簧甲内,两
弹簧悬挂在同一点按图 2 所示进行探究。在
G:切变模量(常量) d:金属丝直径 N:匝数 R:弹簧圈的半径
1.弹簧的串联
mg k1x1
mg x
k2 x2 x1 x2
1 k
1 k1
1 k2
mg kx
结论:将劲度系数分别为k1,k2,k3……的几个弹簧串联, 串联后等效的劲度系数为k串:
1 1 1 +……+ 1
k串 k1 k2
答案:49.0 104
D.b为甲图弹簧得到的图像
例:一根大弹簧内套一根小弹簧,大弹簧比小弹簧长0.20 m,
它们的下端固定在地面上,而上端自由,如图甲所示,当施
加力压缩此组合弹簧时,测得力和弹簧压缩距离之间的关系
如图乙所示,则两弹簧的劲度系数分别是(设大弹簧的劲度
A 系数为k1,小弹簧的劲度系数为k2)( ) A.k1=100 N/m,k2=200 N/m B.k1=200 N/m,k2=100 N/m C.k1=100 N/m,k2=300 N/m D.k1=300 N/m,k2=200 N/m
弹簧串并联
胡克定律
内容:弹性限度内,弹力和弹簧形变大小(伸长或缩短 的量) 成正比。
F kx
(1) k为弹簧的劲度系数 ,大小取决于弹簧本身的结构 (材料、匝数、直径等)。k越大,弹簧越“硬”,k 越小,弹簧越“软”。
(2) 单位:牛顿每米, 符号N/m 1 N/cm= 100 N/m
k = Gd 4 64NR3
现用水平力作用在b弹簧的P端向右拉动弹簧,已知a弹簧的伸长
B 量为L,则( )
A.b弹簧的伸长量也为L
B.b弹簧的伸长量为k1L/k2 C.P端向右移动的距离为2L
D.P端向右移动的距离为(1+k2/k1)L
例:(多选)某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型。其中k1 、k2为
BD 原长相等、劲度系数不同的轻质弹簧。下列表述正确的是( )
解析:由表格中的数据可知,当弹力的变化量ΔF=mg=0.05×
9.8
N=0.49
N时,弹簧甲的伸长量为Δx1=
1 3
×[(33.02-32.02)+
(32.02-31.02)+(31.02-30.02)]cm=1.00 cm,根据胡克定律知弹
簧甲的劲度系数k1=
ΔF Δx1
=
0.49 N 1.00 cm
例:一个长度为L的轻弹簧,将其上端固定,下端挂一个质量为m
的小球时,弹簧的总长度变为2L。现将两个这样的弹簧按如图所
示方式连接,A、B两小球的质量均为m,则两小球平衡时,B小
球距悬点O的距离为(不考虑小球的大小,且弹簧都在弹性限度范
C 围内)(
)
A.3L
B.4L
C.5L
D.6L
例:两个劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧a、b串接在一起,a弹 簧的一端固定在墙上,如图所示。开始时弹簧均处于原长状态,
=49.0
N/m。把弹簧甲和弹簧
乙并联起来时弹簧的伸长量Δx2=
1 3
×[(30.29-29.97)+(29.97-
29.65)+(29.65-29.33)]cm=0.32 cm。根据胡克定律知甲、乙合
并后的劲度系数k=ΔΔxF2=00.3.429cNm≈153 N/m。根据k并=k甲+k乙, 可计算出弹簧乙的劲度系数k乙=153 N/m-49 N/m=104 N/m。
kn
n个相同的 弹簧串联:
k串 =
k n
2.弹簧的并联(形变量相同)
mg k1x mg
k2 kx
x
k
k1
k2
结论:将劲度系数分别为k1,k2,k3……的几个弹簧并联, 在形变量相同的情况下,并联后等效的劲度系数为k并相同的弹簧并联:k并 =nk
思考:把一根劲度系数为k弹簧从中间剪成相同的两部 分,然后把它们并联起来形成一个新的弹簧,则新弹