高中物理 4.7 牛顿第二定律应课件 新人教版必修1.ppt

牛顿第二定律应用之五 瞬时问题专题 例1 如图 a 所示 一质量为m的物体系于长度分别为l1 l2的两根细绳上 l1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 l2水平拉直 物体处于平衡状态 现将l2线剪断 求剪断瞬间物体的加速度 2 若将图a中的细线l1改为长度相同 质量不计的轻弹簧 如图b所示 其他条件不变 现将l2线剪断 求剪断瞬间物体的加速度 a gsin a gtan 专题五 瞬时性问题 1 物体运动的加速度a与其所受的合外力f有瞬时对应关系 每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力 而与这一瞬时之前或之后的力无关 不等于零的合外力作用的物体上 物体立即产生加速度 若合外力的大小或方向改变 加速度的大小或方向也立即 同时 改变 若合外力变为零 加速度也立即变为零 物体运动的加速度可以突变 二 突变类问题 力的瞬时性 2 中学物理中的 绳 和 线 是理想化模型 具有如下几个特性 a 轻 即绳 或线 的质量和重力均可视为等于零 同一根绳 或线 的两端及其中间各点的张为大小相等 b 软 即绳 或线 只能受拉力 不能承受压力 因绳能变曲 绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向 c 不可伸长 即无论绳所受拉力多大 绳子的长度不变 即绳子中的张力可以突变 3 中学物理中的 弹簧 和 橡皮绳 也是理想化模型 具有如下几个特性 a 轻 即弹簧 或橡皮绳 的质量和重力均可视为等于零 同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等 b 弹簧既能承受拉力 也能承受压力 沿着弹簧的轴线 橡皮绳只能承受拉力 不能承受压力 c 由于弹簧和橡皮绳受力时 要发生形变需要一段时间 所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变 二 突变类问题 力的瞬时性 例二 如图3 2 8所示是两根轻弹簧与两个质量都为m的小球连接成的系统 上面一根弹簧的上端固定在天花板上 两小球之间还连接了一根不可伸长的细线 该系统静止 细线受到的拉力大小等于4mg 在剪断了两球之间的细线的瞬间 球a的加速度aa和球b的加速度ab分别是 a 2g 竖直向下 2g 竖直向下b 4g 竖直向上 4g 竖直向下c 2g 竖直向上 2g 竖直向下d 2g 竖直向下 4g 竖直向下 b 练习 如图所示 竖直光滑杆上套有一个小球和两个弹簧 两弹簧的一端各与小球相连 另一端用销钉m n固定于杆上 小球处于静止状态 设拨去销钉m瞬间 小球加速度a的大小为12m s2 若不拨去销钉m而拨去销钉n瞬间 小球的加速度可能是 a 22m s2 竖直向上b 22m s2 竖直向下c 2m s2 竖直向上d 2m s2 竖直向下 bc 练习2 如图所示 小球质量为m 被三根质量不计的弹簧a b c拉住 弹簧间的夹角均为1200 小球平衡时 a b c的弹力大小之比为3 3 1 当剪断c瞬间 小球的加速度大小及方向可能为 g 2 竖直向下 g 2 竖直向上 g 4 竖直向下 g 4 竖直向上 a b c d 答案c 例3 如图3 2 10所示 a b两物体中间用一轻质弹簧相连 静止在外框c的底板上 整个装置用一根细绳吊在天花板上 处于静止状态 a b c质量都为m 现在将细绳剪断 剪断后瞬间a b c的加速度分别为 a gggb 0ggc 03g 23g 2d 003g 雨滴从高空由静止落下 若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落的速度增大而增大 试正确做出反映雨滴下落运动速度随时间变化情况的图象 牛顿第二定律专题六 动态分析专题 12 典例探究 例1如图所示 物体在水平拉力f的作用下沿水平地面做匀速直线运动 速度为v 现让拉力f逐渐减小 则物体的加速度和速度的变化情况应是 a 加速度逐渐变小 速度逐渐变大b 加速度和速度都在逐渐变小c 加速度和速度都在逐渐变大d 加速度逐渐变大 速度逐渐变小 答案 d 13 变式1静止在光滑水平面上的物体 在水平推力f作用下开始运动 推力随时间变化的规律如图4 3 7所示 关于物体在0 t1时间内的运动情况 正确的描述是 a 物体先做匀加速运动 后做匀减速运动b 物体的速度一直增大c 物体的速度先增大后减小d 物体的加速度一直增大 答案 b 14 变式2如图所示 光滑的水平面上 有一木块以速度v向右运动 一根弹簧固定在墙上 木块从与弹簧接触直到弹簧被压缩到最短的这一段时间内 木块将做什么运动 a 匀减速运动b 速度减小 加速度减小c 速度减小 加速度增大d 速度增大 加速度增大 答案 c 15 例2如图4 3 2所示 自由下落的小球 从它接触竖直放置的弹簧开始 到弹簧压缩到最大限度的过程中 小球的速度和加速度的变化情况是 a 加速度变大 速度变小b 加速度变小 速度变大c 加速度先变小后变大 速度先变大后变小d 加速度先变小后变大 速度先变小后变大 答案 c 16 变式2在光滑水平面上有一物块受一水平恒定推力f推的作用而运动 在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧 如图所示 当物块与弹簧接触后 下列说法正确的是 a 物块接触弹簧后即做减速运动b 物块接触弹簧后先加速后减速c 当弹簧处于最大压缩量时 物块的加速度不等于零d 当物块的速度为零时 它所受的合力为零 答案 bc 17 加速度 速度关系的动态分析 动态分析问题是牛顿第二定律的典型应用问题之一 可用动力学知识解决问题 解题思路 应注意的问题 1 物体所受合力的方向决定a的方向 2 合力与v同向 物体加速 反之减速 3 物体的运动情况取决于物体受的力和物体的初始条件 确定受力情况 变力与恒力 确定a 确定物体运动 18 小结 小结 动态分析的解题步骤 1 受力分析 确定变力与恒力 合力方向 2 判断合力与v方向的关系 同向 加速 反向 减速 3 求出a 分析a的大小变化及方向 注意 分析过程的转折点 分段分析 19 例一 2010 广东外国语学校模拟 在动摩擦因数 0 2的水平面上有一个质量为m 1kg的小球 小球与水平轻弹簧及与竖直方向成 45 角的不可伸长的轻绳一端相连 如图3 2 2所示 此时小球处于静止平衡状态 且水平面对小球的弹力恰好为零 当剪断轻绳的瞬间 取g 10m s2 求 1 此时轻弹簧的弹力大小 2 小球的加速度大小和方向 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 当其他力变化时 弹簧的弹力不能在瞬间发生变化 2 当其他力变化时 细绳上的拉力可以在瞬间发生变化 课堂笔记 1 水平面对小球的弹力为零 小球在绳没有断时受到绳的拉力ft 重力mg和弹簧的弹力fn作用而处于平衡状态 依据平衡条件得竖直方向有 ftcos mg 水平方向有 ftsin fn 解得弹簧的弹力为 fn mgtan 10n 2 剪断绳后小球在竖直方向仍平衡 水平面支持力与重力平衡fn mg 由牛顿第二定律得小球的加速度为 a 8m s2 方向向左 答案 1 10n 2 8m s2方向向左 练习如图5所示 质量为m的小球用水平轻弹簧系住 并用倾角为30 的光滑木板ab托住 小球恰好处于静止状态 当木板ab突然向下撤离的瞬间 小球的加速度大小为多少 例六 如图所示 在倾角为 300的光滑斜面上 有两个用轻弹簧连接的木块a和b 已知a的质量为2kg b的质量为3kg 有一恒力f 50n的力作用在a上 在ab具有相同加速度的瞬间 撤去外力f 则这一瞬时 a和b的加速度分别是多大 g 10m s2 例四 如图所示 a b两小球分别连在弹簧两