Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．３５２ 第２７卷总第３５２期 （Ｓ）８．２００９．３６． ２００９年第８期（上半月） 一道弹簧连接体问题引起的思考 赵春领 河北省任丘市第一中学，河北省任丘市０６２５５０ 摘要：弹簧连接体问题是高中物理中的常见问题，本文利用非惯性系对此问题进行了讨论。 关键词：弹簧；连接体问题；非惯性系 中图分类号：Ｇ６３３．７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—６１４８（２００９）８（Ｓ）一００３６—２ 在讲运动和力这部分时，经常会看到这样 一道弹簧连接体问题。原文如下： 由③变形得：Ｆ一２Ｋｘ—Ｍ ，即 如图１所示，质量相同的木块Ａ、Ｂ用一轻弹 Ｆ一２Ｋｘ—Ｍ ④ 簧连接，静止在光滑水平面上，弹簧处于自然伸 长状态。现用水平恒力Ｆ向右推物块Ａ，则从开 由④得：÷Ｍ ＾ ＝Ｆｘ—Ｋｘ ⑤ 始推Ａ到弹簧第一次被压缩到最短的过程中，下 当Ａ、Ｂ共速时Ｖ 一０，由⑤解得：ｚ 一 列说法中正确的是（） ０（初始时刻）或ｚ 一Ｆ／Ｋ（弹簧压缩最短或拉伸 Ａ．两木块速度相同时，加速度ａ 一ｎ 最长时）。 Ｂ．两木块速度相同时。加速度ｎ ＜ａ 所以弹簧第一次压缩到最短时，弹簧压缩量 Ｃ．两木块加速度相同时，速度、， ＞ 为ｚ—Ｆ／Ｋ。 Ｄ．两木块加速度相同时，速度 ＜Ｂ 此时，以地为参考系Ａ的加速度ａ 一 —Ｉ－八 ．，＾、．＾八＾．．ｒ ＿１ Ｆ］－ 广Ｋｘ—Ｏ ｏ所以木块Ａ的加速度不会反向。 图 ｌ （２）若Ａ、Ｂ质量不等时，解析如下： 设Ａ、Ｂ质量分别为Ｍ 、Ｍ ，以木块Ｂ为参 此题中木块Ａ的加速度不会反向，故不难分 考系（非惯性系），当Ａ相对Ｂ运动ｚ时： 析出答案为Ｂ、Ｃ。 对Ｂ有：Ｋｘ—Ｍ．ａ ⑥ 但值得思考的问题是（１）此题中木块Ａ的 对Ａ有： 加速度为什么不会反向？（２）谁决定木块Ａ的加 Ｆ—Ｋｘ—ＭＡ“一ＭＡ ｄ Ｖ速度方向是否会反向呢？ ＿Ａ ⑦ （１）解析如下：设Ａ、Ｂ质量均为Ｍ，以木块 同理得： Ｂ为参考系（非惯性系），当Ａ相对Ｂ运动ｚ时， １ ＭＡ ２一Ｆｚ１ 。— 一对Ｂ有：Ｋｘ—Ｍａ ① 专 簪Ｋ⑧ 对Ａ有：Ｆ—Ｋｘ—Ｍａ＝Ｍ警 ② 当Ａ、Ｂ共速时ＶＡ一０，由⑧解得：ｚ・一 Ｏ（初始时刻）或ｚ 一２Ｆ／（Ｋ＋ＫＭ＾／Ｍｎ）（弹簧 由①②得：Ｆ一２Ｋｘ＝Ｍｄ ＶＡ． ￡③ 压缩最短或拉伸最长时）。 所以弹簧第一次压缩到最短时，弹簧压缩量 能级跃迁到高能级。 是任意的，可形成连续谱。 当Ｅｋ＞（１＋ ）△Ｅ时，原子被激发，多余的 参考文献： ｊｙＪ ［１］唐新科．氢原子能级的几个问题［Ｊ］．中学物理教学 能量以光子形式辐射。假若基态氢原子捕获电子 参考，１９９８．１０ 后成为ｎ＝２的原子状态，放出能量，发射光子的 ［２］李为章．不等于氢原子两能级之差的能量能否被氢 能量为ｈｖ＝Ｅ 一Ｅ２， 原子吸收ｉ－ｊ］．中学物理教学参考，１９９６，５ 因Ｅ为任意值，所以发出的光子的频率ｖ也 （栏目编辑 罗琬华） 第２７卷总第３５２期 物理教学探讨 Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．３５２ ２００９年第８期（上半月） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ （Ｓ）８．２００９．３７． 热 热量 热能的区别和联系 钱亚霖 阜宁羊寨中学，江苏省阜宁县２２４４１５ 热量、热能的区别和联系是热力学教学过 能为零；当分子间距离增大时，分子间的引力大 程中必须澄清的基本知识点。那么，什么是热量？ 于分子间的斥力，对外表现为引力（如图１所 什么是热能？它们和内能之间又存在着怎样的关 示）。这样外界必须克服这一引力，才能使分子间 系呢？ 的距离变大。因此，分子引力就做负功，从而会消 在中学教材中，“热量”是指物体吸收或放 耗其它形式的能量转化为分子引力势能，导致分 出“热”的多少。这里的“热”字是指物体的内能， 子势能增大。同样若要改变分子间的距离使其靠 即是说物体内能的变化量就是热量。但并不是所 近，就要克服分子间的斥力做功，也会消耗其它 有的“热”字都指内能，对于表明现象的“热”字 则指温度，比如，今天很“热”，这个“热”字说明 形式的能，转化为分子问的斥力势能。因此说：物 体的内能的改变与否，不仅要分析物体的温度是 今天的温度很高。那么，内能是什么呢？内能就是 物体内所有分子的动能和势能的总和。分子动能 否变化，同时还要看其分子间的距离是否改变。 我们又可将其分为分子平均平动动能、分子转动 当然这仅是对一定质量的物体而言。在实际情况 下，我们可以在宏观上判断物体的温度是否改 动能和分子振动动能。分子的平动动能通常我 变、或体积是否改变，从而来确定物体的内能是 们都是指分子的平均平动动能，它的大小为Ｅｋ一 否发生了变化，即物体是吸收了热能还是散发了 ３忌丁／２，ｋ一１．３８×ｌＯ 尔格度 叫玻尔兹曼常 热能。如果物体从外界吸收了“热量”，我们就将 数，Ｔ为绝对温度。可以看出，分子的平均平动动 其说为“热能”增加，不过我们还须说明的是：物 能和温度有关。这仅对单原子分子而言，对于多 体的内能的改变，并非是仅由热传递来实现的， 原子分子，我们应把Ｅｋ一３矗丁／２修正为Ｅｔ一 还可以通过做功的形式来改变物体的内能。因为 次丁／２。这里的 是指分子的自由度。而有些分子 在平动转动的同时还在振动。因此，我们在分析 我们知道，改变物体的内能的方法有两种：做功 和热传递。所以物体内能发生了变化，我们也不 物体分子的动能变化时不仅要考虑到物体的温 可以说成是物体吸收或放出了“热量”。关于这个 度变化还要考虑到分子的结构等因素。 问题，我们可以从ＡＥ—Ｗ＋Ｑ来理解。ｗ表示 另一方面，分子势能 ‘席刀努琵 的变化同样会引起物体 外界对物体做功，Ｑ为物体从外界吸收的热量， ｌ△Ｅ为物体内能的变化量。就是说：物体的内能增 内能的改变。分子势能是 由分子间的相互作用决 量为外界对物体所做的功与物体从外界吸收的 ｆ ／， ’１ 热量之和。 定的，分子间的相互作用 取决于分子间的距离。当 ｒ引力势能 所以说，热量是指物体内能的改变量，判断 分子处于引力和斥力相 物体的内能是否改变我们可以变换角度来分析， 图 １ 等的位置时，我们称为平衡位置，此时分子势 从而确定物体是吸收了热量还是放出了热量。 （栏目编辑 罗琬华） 为ｚ２—２Ｆ／（Ｋ＋ＫＭＡ／ＭＢ） ⑨ 当Ｍａ＜Ｍ 时，由⑨得： ＞Ｆ／Ｋ，Ａ的加 此时，以地为参考系Ａ的加速度是否反向由 速度ａＡ一—Ｆ －Ｋｘ＜ｏ与原方向相反。 Ｍａ、ＭＢ的大小关系决定。 当Ｍａ＞Ｍｎ时，由⑨得： ＜Ｆ／Ｋ，Ａ的加 参考文献： ［１］漆安慎，杜蝉英．力学［Ｍ］．北京：高等教育出版社， 速度口＾一—１＂ －ｌ￣＇Ｘ＞０与原方向相同１９９７ 。 （栏目编辑 罗琬华）
