轻绳、轻杆和轻弹簧,是力学中三个重要的理想模型,在高中物理解题中有着重要的地位,为了帮助学生正确地分析和解决与轻绳、轻杆和轻弹簧有关的问题,笔者对三个模型的相同点和不同点进行了总结,并想通过一定的实例,对学生学习和应用给与启迪思考.

　　三个模型的相同点

　　1、“轻”—不计质量,不受重力.

　　2、在任何情况下,沿绳、杆和弹簧伸缩方向的张力、弹力处处相等.

　　三个模型的不同点

　　1、形变特点

　　轻绳—可以任意弯曲,但不能伸长,即伸长形变不计.

　　轻杆—不能任意弯曲,不能伸长和缩短,即伸缩形变不计.

　　轻弹簧—可以伸长,也可以缩短,且伸缩形变不能忽略不计.

　　2、施力和受力特点

　　轻绳—只能产生和承受沿绳方向的拉力.

　　轻杆—不仅能产生和承受沿杆方向的拉力和压力,还能产生和承受不沿杆方向的拉力和压力.

　　轻弹簧—可以产生和承受沿弹簧伸缩方向的拉力和压力.

　　3、力的变化特点

　　轻绳—张力的产生、变化、或消失不需要时间,具有突变性和瞬时性.

　　轻杆—拉力和压力的产生、变化或消失不需要时间,具有突变性和瞬时性.

　　轻弹簧—弹力的产生、变化或消失需要时间,即只能渐变,不具有瞬时性,且在形变保持瞬间,弹力保持不变.（注意：当弹簧的自由端无重物时,形变消失不需要时间）

　　4、连接体的运动特点

　　轻绳—轻绳平动时,两端的连接体沿绳方向的速度（或速度分量）总是相等,且等于省上各点的平动速度；轻绳转动并拉直时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比.

　　轻杆—轻杆平动时,连接体具有相同的平动的速度；轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比.

　　轻弹簧—在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速率不一定相等；在弹簧形变最大,即弹性势能最大时,两端连接体的速率相等；在弹簧转动时,连接体的转动半径随弹力变化,速度方向不一定垂直于弹力.

　　5、作功和能量转化特点

　　轻绳—在连接体作匀速率和变速率圆周运动的过程中,绳的拉力都不作功；在绳突然拉直的瞬间,有机械能转化为绳的内能,即机械能不守恒.

　　轻杆—在连接体作匀速率和变速率圆周运动的过程中,轻杆的法向力对物体不作功,而切向力既可以对物体作正功,也可以对物体作负功,但系统机械能守恒.

　　轻弹簧—弹力对物体作功,系统机械能守恒；弹力作正功,弹性势能减少,物体动能增加；弹力作负功,弹性势能增加,物体动能减少.