2020高中物理 牛頓定律應(yīng)用專題 5 輕松解決瞬時(shí)性問題學(xué)案 新人教版必修1

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1、輕松解決瞬時(shí)性問題 一、考點(diǎn)突破 知識點(diǎn) 考綱要求 題型 分值 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用 理解牛頓第二定律，會解決瞬時(shí)性問題 各題型均有涉及 6～15分 二、重難點(diǎn)提示 充分利用瞬時(shí)性問題中的臨界條件解題。 根據(jù)牛頓第二定律，a與F具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)F發(fā)生突變時(shí)，加速度也會跟著變化，瞬時(shí)性問題就是分析某個(gè)力發(fā)生突變后，物體的加速度的變化，或者是引起的其他力的變化。 在求解瞬時(shí)性加速度問題時(shí)應(yīng)注意： （1）確定瞬時(shí)加速度關(guān)鍵是正確確定瞬時(shí)合外力。 （2）當(dāng)指定的某個(gè)力發(fā)生變化時(shí)，是否還隱含著其他力也發(fā)生變化。 （3）對于彈簧相關(guān)瞬時(shí)值（某時(shí)刻的瞬時(shí)速

2、度或瞬時(shí)加速度）進(jìn)行分析時(shí)，要注意如下兩點(diǎn)：①畫好一個(gè)圖：彈簧形變過程圖；②明確三個(gè)位置：彈簧自然長度位置、平衡位置及形變量最大的位置。 （4）物體的受力情況和運(yùn)動情況是時(shí)刻對應(yīng)的，當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動分析。 （5）加速度可以隨著力的突變而突變，而速度的變化需要一個(gè)過程的積累，不會發(fā)生突變。 例題1 如圖所示，質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度大小為（　　） A. 0 B. g C. g D. g 思路分析：平衡時(shí)，

3、小球受到三個(gè)力：重力mg、木板AB的支持力FN和彈簧拉力FT，受力情況如圖所示 突然撤離木板時(shí)，F(xiàn)N突然消失而其他力不變，因此FT與重力mg的合力F＝＝mg，產(chǎn)生的加速度a＝＝g，B正確。 答案：B 例題2 如圖所示，A、B球的質(zhì)量相等，彈簧的質(zhì)量不計(jì)，傾角為θ的斜面光滑，系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧與細(xì)線均平行于斜面，在細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是（　?。? A. 兩個(gè)小球的瞬時(shí)加速度均沿斜面向下，大小均為gsin θ B. B球的受力情況未變，瞬時(shí)加速度為零 C. A球的瞬時(shí)加速度沿斜面向下，大小為2gsin θ D. 彈簧有收縮的趨勢，B球的瞬時(shí)加速度向上，A球的瞬時(shí)

4、加速度向下，A、B兩球瞬時(shí)加速度都不為零 思路分析：對A、B兩球在細(xì)線燒斷前、后的瞬間分別受力分析如圖所示： 細(xì)線燒斷瞬間，彈簧還未形變，彈簧彈力與原來相等，B球受力平衡，mgsin θ－kx＝0，即aB＝0，A球所受合力為mgsin θ＋kx＝maA即：2mgsin θ＝maA，解得aA＝2gsin θ，故A，D錯(cuò)誤，B，C正確。 答案：BC 例題3 如圖所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3質(zhì)量為m,2、4質(zhì)量為M，兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出（不計(jì)摩擦），設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、

5、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4，重力加速度大小為g，則有（　　） A. a1＝a2＝a3＝a4＝0 B. a1＝a2＝a3＝a4＝g C. a1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D. a1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g 思路分析：在抽出木板的瞬時(shí)，物塊1、2與剛性輕桿接觸處的形變立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛頓第二定律知a1＝a2＝g；而物塊3、4間的輕彈簧的形變還來不及改變，此時(shí)彈簧對3向上的彈力大小和對物塊4向下的彈力大小仍為mg，因此物塊3滿足mg＝F，a3＝0；由牛頓第二定律得物塊4滿足a4＝＝g，所以C對。 答案：C 【綜合拓

6、展】 瞬時(shí)性問題的幾種實(shí)體模型 分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是明確該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度，此類問題應(yīng)注意以下幾種模型： 特性 模型 受外力時(shí) 的形變量 力能 否突變 產(chǎn)生拉力 或支持力 質(zhì)量 內(nèi)部 彈力 輕繩 微小不計(jì) 能 只有拉力 沒有支持力 不 計(jì) 處 處 相 等 輕桿 微小不計(jì) 能 既可有拉力 也可有支持力 橡皮繩 較大 不能 只有拉力 沒有支持力 輕彈簧 較大 不能 既可有拉力 也可有支持力 針對訓(xùn)練：如下列各圖所示，剪斷相應(yīng)部位的瞬間，A、

7、B的加速度各是多少？（mA=m，mB=3m） ① ② ③ ④ 未剪斷時(shí)，均有TOA=4mg，TAB=3mg ①剪斷后，對整體，有：4mg=4ma 得：a=g 故可知：A、B的加速度均為g ②剪斷后，對B，有：TAB－3mg=3ma1 得：a1=0 對A，有：mg+TAB=ma2 得：a2=4g ③剪斷后，對B，有：3mg=3ma1 得：a1=g 對A，因A繼續(xù)靜止，有： 得：a2=0 即：TOA突變?yōu)閙g ④剪斷后，對B，有：3mg=3ma1 得：a1=g 對A，有：TOA－mg=ma2 得：a2=3g 【易錯(cuò)指津】體會速度的累積與加速度的瞬時(shí)性 如圖所示，質(zhì)量相同的木塊A、B用輕彈簧相連，靜止在光滑水平面上。彈簧處于自然狀態(tài)?，F(xiàn)用水平恒力F向右推A，則從開始推A到彈簧第一次被壓縮到最短的過程中，下列說法中正確的是（ ） A. 兩木塊速度相同時(shí)，加速度aA＝aB B. 兩木塊速度相同時(shí)，加速度aA> aB C. 兩木塊加速度相同時(shí)，速度vA> vB D. 兩木塊加速度相同時(shí)，速度vA< vB 解析：在F作用下A做加速度不斷減小的加速運(yùn)動，B做加速度不斷增大的加速運(yùn)動，加速度相等時(shí)，速度相等時(shí)有 答案： C