人教版(2003)高中物理必修一——牛顿第二定律瞬时性分析
pptx
2022-01-14 09:05:02
14页
1.两种模型:牛顿第二定律的表达式为F=ma,其核心是加速度与合外力的瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时消失、同时变化,具体可简化为以下两种模型:(1)刚性绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间。考点牛顿第二定律瞬时性分析
1.如图3-2-2所示,质量分别为m1和m2的木块之间用轻弹簧相连,在拉力F的作用下,一起以加速度g竖直向上做匀加速直线运动,某时刻突然撤去拉力F,设此时m1和m2的加速度分别为aA和aB,规定竖直向上为正方向,则图3-2-2
答案C
2.如图3-2-3甲所示,一质量为m的物体系于l1、l2两根细线上,细线l1的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为θ,细线l2水平拉直,物体处于平衡状态。现将细线l2剪断,求剪断瞬间物体的加速度。图3-2-3
(1)下面是某同学对该题的一种解法:解:设细线l1上拉力为F1,细线l2上的拉力为F2,重力为mg,物体在三力作用下保持平衡,即F1cosθ=mg,F1sinθ=F2,F2=mgtanθ。剪断线的瞬间,F2突然消失,物体即在F2的反方向获得加速度。因为mgtanθ=ma,所以加速度a=gtanθ,方向为F2的反方向。你认为这个结果正确吗?请你对该解法作出评价并说明理由。
(2)若将图甲中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图乙所示,其他条件不变,求解的步骤和结果与(1)完全相同,即a=gtanθ,你认为这个结果正确吗?请说明理由。解析(1)结果不正确。因为细线l2被剪断的瞬间,细线l1上的张力大小发生了突变。(请同学们思考正确的解法是怎样的?正确答案是:细线l2被剪断瞬间,细线l1上的张力突变为F=mgcosθ,物体加速度a=gsinθ)
(2)结果正确。因为细线l2被剪断瞬间,弹簧的长度不能发生突变,因此弹簧的拉力F1的大小和方向都不能突变,F1与mg的合力大小和方向都不变,与F2等大、反向。答案见解析
规律总结在求解瞬时加速度时应注意的两个问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析。(2)加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个过程的积累,不会发生突变。
1.(多选)如图3-2-11所示,物块a、b和c的质量相同,a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连,通过系在a上的细线悬挂于固定点O。整个系统处于静止状态。现将细线剪断。将物块a的加速度的大小记为a1,S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2,重力加速度大小为g。在剪断的瞬间,课堂练习图3-2-11A.a1=3gB.a1=0C.Δl1=2Δl2D.Δl1=Δl2
解析剪断细线前,把a、b、c看成整体,细线上的拉力为T=3mg。因在剪断瞬间,弹簧未发生突变,因此a、b、c之间的作用力与剪断细线之前相同。则将细线剪断瞬间,对a隔离进行受力分析,由牛顿第二定律得:3mg=ma1得a1=3g,A正确,B错误。由胡克定律知:2mg=kΔl1,mg=kΔl2,所以Δl1=2Δl2,C正确,D错误。答案AC
2.如图所示,将质量为M的U形框架开口向下置于水平地面上,用轻弹簧1,2,3将质量为m的小球悬挂起来.框架和小球都静止时弹簧1竖直,弹簧2、3水平且长度恰好等于弹簧原长,这时框架对地面的压力大小等于(M+m)g.现将弹簧1从最上端剪断,则在剪断后瞬间( )A、框架对地面的压力大小仍为(M+m)gB、框架对地面的压力大小为0C、小球的加速度为0D、小球的加速度大小等于g
作业:《导学教程:牛顿第二定律练习题》
谢谢大家!