不變量在解高中物理力學(xué)題中的作用

馮志輝

摘 要：在高中物理力學(xué)問(wèn)題當(dāng)中，有很多不變的物理量，比如彈簧彈力、速度等，這些不變的物理量通常作為題目的隱含條件，成為答題的依據(jù)，因此應(yīng)教會(huì)學(xué)生遇到此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，善于發(fā)現(xiàn)這些不變量，教會(huì)學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中善于總結(jié)相應(yīng)的規(guī)律。本文列舉幾個(gè)在高中物理力學(xué)中關(guān)于不變量的例子，希望在這一部分對(duì)教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)有所啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：不變量；彈簧彈力；速度；高中物理；力學(xué)

一、 力學(xué)的不變量——彈簧彈力

因彈簧（尤其是軟質(zhì)彈簧）其形變發(fā)生改變過(guò)程需要一段時(shí)間，在瞬間形變量可以認(rèn)為不變。因此，在分析瞬時(shí)變化時(shí)，可以認(rèn)為彈力大小不變，即彈簧的彈力不突變。

例1 A、B球的質(zhì)量均為m，AB之間用一個(gè)輕彈簧連接，將A球用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示，剪斷細(xì)線的瞬間，試分析A、B球分別產(chǎn)生的加速度大小與方向。

分析：細(xì)線剪斷前A、B球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，由整體法可知，細(xì)線的拉力等于A、B球的重力，由隔離法可知A球受到彈簧的彈力，重力的合力與細(xì)線的拉力相等，B球受到的彈簧彈力和重力相等，細(xì)線剪斷的瞬間，細(xì)線的拉力突變?yōu)榱?，但彈簧的彈力不變，因此此時(shí)，A球受到的力是彈簧的彈力和重力，合力等于細(xì)線的拉力，細(xì)線的拉力又等于A、B球的重力，根據(jù)牛頓第二定律，得A球產(chǎn)生的加速度為2g，方向向下，B球受到的力仍是彈簧的彈力和重力，合力為零，加速度為零。