牛顿第二定律瞬时问题分析
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专题10 牛顿第二定律的瞬时性问题加速度与合外力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,牛顿第二定律的瞬时性问题具体可简化为以下两种模型:1.轻绳、轻杆和接触面:不发生明显形变就能产生弹力,在瞬时性问题中其弹力可以突变.这类问题一般要结合物体在状态突变后的运动来分析状态突变瞬间的加速度,因为状态突变瞬间是状态突变之后运动的初状态。
时性问题中,弹簧的弹力瞬间突变为零。
1.如图所示,在图1、2、3中的小球a、b和c完全相同,轻弹簧S1和S2完全相同,连接的轻绳l1和l2也完全相同,通过轻弹簧或轻绳悬挂于固定点O,整个系统处于静止状态。
现将图1中的轻绳l1剪断、图2中的轻弹簧S1剪断、图3中的轻绳l2剪断,将图1中的小球a的加速度大小记为a1,将图2中的小球b的加速度大小记为a2,将图3中的小球c的加速度大小记为a3,重力加速度大小为g。
则在剪断瞬间()A.a1=3g,a2=2g,a3=g B.a1=2g,a2=2g,a3=0C.a1=2g,a2=g,a3=g D.a1=2g,a2=g,a3=0【答案】D【解析】图1中,对三个小球体整体分析有F1=3mg剪断图1中的轻绳l1时,弹簧S1不能发生突变,弹力与剪断前相同,对小球体a分析有F1−mg=ma1解得a1=2g剪断图2中的轻弹簧S1,弹簧弹力突变为0,对小球体b、c分析有2mg=2ma2解得a2=g此时轻绳l2弹力为0。
剪断图3中的轻绳l2时,弹簧S1不能发生突变,弹力与剪断前相同,即此时小球体c受力仍然平衡,图3中的小球c的加速度大小记为a3=0综合上述可知a1=2g,a2=g,a3=0故选D。
2.物块A1、A2的质量均为m,B1、B2的质量均为2m,A1、A2用一轻杆连接,B1、B2用轻质弹簧连接。
两个装置都放在水平的支托物M上,处于平衡状态,如图所示。
今突然迅速地撤去支托物M,在除去支托物的瞬间,A1、A2加速度分别为a1和a2,B1、B2的加速度分别为a1′和a2′,则()A.a1=0,a2=2g,a1′=0,a2′=2g B.a1=0,a2=2g,a1′=g,a2′=2gC.a1=g,a2=g,a1′=0,a2′=2g D.a1=g,a2=g,a1′=g,a2′=g【答案】C【解析】A1、A2用一轻杆连接,它们的加速度始终相等,在除去支托物的瞬间,由它们组成的系统只受重力的作用,根据牛顿第二定律可知,它们的加速度a1=a2=g因为在除去支托物的瞬间,弹簧上的弹力不能突然消失(主要是弹簧不能突然恢复原长),所以B1的受力不变,加速度仍为零,即a1′=0而B2受到的竖直向上的支持力突然消失,受到的竖直向下的重力2mg和弹簧弹力2mg不变,加速度大小a2′=2g 综上分析,选项C正确,ABD错误。
瞬时性问题的分析方法及注意事项(1)(1)分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是明确该时刻有没有力发生突变,分析物体的受力情况分析分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是明确该时刻有没有力发生突变,分析物体的受力情况分析分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是明确该时刻有没有力发生突变,分析物体的受力情况分析运运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度,此类问题应注意以下几种动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度,此类问题应注意以下几种模型模型:特性特性 模型模型 受外力时的形的形变量变量 力能力能 否突变否突变 产生拉力产生拉力 或支持力或支持力 质量质量 内部内部弹力弹力轻绳微小不计可以只有拉力没有支持力支持力 不计不计 处处相等处处相等 橡皮绳 较大 不能只有拉力没有支持力支持力轻弹簧 较大 不能既可有拉力也可有支持力可有支持力 轻杆 微小不计 可以既可有拉力也可有支持力可有支持力(2)(2)在求解瞬时性加速度问题时应注意:在求解瞬时性加速度问题时应注意:在求解瞬时性加速度问题时应注意: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。
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。
【变式训练】1、如图所示,质量分别为m A 和 m B 两球用轻弹簧连接,两球用轻弹簧连接,A A 球用球用细线细线悬挂起来,两球均处于静止状态,如果将悬挂A 球的细线剪断,此时A 和B 两球的瞬间加速度各是多少两球的瞬间加速度各是多少? ?2.如图所示,两小球悬挂在天花板上,.如图所示,两小球悬挂在天花板上,a a 、b 两小球用细线连接,上面是一轻质弹簧,两小球用细线连接,上面是一轻质弹簧,a a 、b 两球的质量分别为m,2m m,2m,在细线烧断瞬间,两球的加速度分别是,在细线烧断瞬间,两球的加速度分别是,在细线烧断瞬间,两球的加速度分别是 ( )) A.0;g B.-g;g C-2g;g D2g;03.如图所示,竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧,两弹簧的一端各与小球相连,另一端分别用销钉M 、固定于杆上,小球处于静止状态.设拔去销钉M 瞬间.小球加速度的大小为12m/s 2,若不拔去销钉M 而拔去销钉N 瞬间,小球的加速度可能是瞬间,小球的加速度可能是((取g=10m/s 2)( ) A .22m/s 2,竖直向上,竖直向上 B .22m/s 2,竖直向下,竖直向下 C .2m/s 2,竖直向上,竖直向上图3-2-4A .a 1=0,a 2=gB .a 1=g ,a 2=gC .a 1=0,a 2=m +MM g D. a 1=g ,a 2=m +MMg 6、如图所示,质量为m 的小球用水平弹簧系住,并用倾角为3030°的光滑木板°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,小球的加速度为(突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( ) A .0B .大小为,方向竖直向下,方向竖直向下C .大小为,方向水平向右,方向水平向右D .2m/s 2,竖直向下,竖直向下4、如图示,球A 、B 、C 质量分别为m 、2m 2m、、3m 3m,,A 与天花板间、与天花板间、B B 与C 之间用轻之间用轻弹簧弹簧相连,当该系统平衡后,突然将AB 间轻绳绕断,在绕断瞬间,间轻绳绕断,在绕断瞬间,A A 、B 、C 的加速度(以向下为正方向)分别为(的加速度(以向下为正方向)分别为( ) A .0、g 、g B .-.-5g 5g 5g、、2.5g 2.5g、、0 C .5g 5g、、2.5g 2.5g、、0 D .-.-g g 、2g 2g、、2g5、如图3-2-4所示,轻弹簧上端与一质量为m 的木块1相连,下端与另一质量为M 的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。
牛顿第二定律瞬时性的“两种”模型牛顿第二定律的“五"性T“与F方向相同彳住与咧应同二时刻|瞬时性}TEfe产生就的原因/[s F、從对应同一个物体]计队只權统一使用SI制]T每一个力都可以产生各自的加颐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典型的模型:(1)轻绳(或接触面)一一不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,不需要形变恢复时间,其弹力立即消失.当外界条件突然改变瞬间其弹力可以发生突然的改变,比如突然增大、减小、消失等等。
也就是可以发生突变。
⑵弹簧(或橡皮绳)一一两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间。
在两端的约束物仍然存在时,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不例题:1. 如图所示,物体甲、乙质量均为m,弹簧和悬线的质量可忽略不计当悬线被烧断的瞬间,甲、乙的加速度数值应为()A.甲是0,乙是gB.甲是g,乙是g.C.甲是0,乙是0D.甲是2乙是g2若剪断弹簧瞬间呢?若弹簧和细绳互换位置如图,则悬线被烧断的瞬间乙的加速度数值应为()2、如图所示,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a l、a2.重力加速度大小为g.则有(),A.a i = 0, a?= gB.a i= g, a2= gm+ MC・a i = 0, a2= M g.m+ M D・a i = g, a2=M g3、如图如图⑻ 所示,一质量为m的物体系于长度分别为L i、L2的两根细线上丄i的一端悬挂在天花板上,与竖直方向夹角为0丄2水平拉直,物体处于平衡状态(1)现将图⑻中L2线剪断,求剪断瞬间物体的加速度.(2)若将图(a)中的细线L i改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变如图(b)所示,求剪断L2瞬间物体的加速度(1)gsi n 0 (2)gta n 0B 在水平拉力F 作用下,以加速度 af 故匀变速直线运动,某时刻突 然撤去拉力F ,此瞬时A 和 B 的加速度为 內和a 2,则( )••: A. a i = a 2= 0 B. a i = a , a 2= 0 八B FC. a i m i m i + m 2a, a 2 = m 2 m i + m 2a总结: m i D. a i = a ,a 2=— a m 2 特性 模型 受外力时 的形变量 轻绳 微小不计 橡皮绳 较大 轻弹簧 较大 轻杆 微小不计 力能 否突变 产生拉力 或支持力 可以 只有拉力 没有支持力 不能 只有拉力没 有支持力 不能 既可有 拉力也可 有支持力 可以 既可有 拉力也可 有支持力。
瞬时加速度问题1.求解思路:求解物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是明确该时刻物体的受力情况或运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.2.牛顿第二定律瞬时性的“两类”模型(1)刚性绳(轻杆或接触面)——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.(2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变.3.在求解瞬时加速度时应注意的问题(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积累的过程,不会发生突变.典型例题分析1、如图所示,质量为0.2 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上,质量为0.6 kg的物体B由细线悬挂在天花板上,B与A刚好接触但不挤压,现突然将细线剪断,则剪断后瞬间A.B间的作用力大小为(g取10 m/s2)()A.0.5 N B.2.5 N C.0 N D.1.5 N【解析】剪断细线前,A、B间无压力,则弹簧的弹力F=m A g=0.2×10=2 N,剪断细线的瞬间,对整体分析,N=m B g-m B a=0.6×10 N-0.6×7.5 N=1.5 N.故选D项【答案】D2、如图所示,天花板上固定有一光滑的定滑轮,绕过定滑轮且不可伸长的轻质细绳左端悬挂一质量为M的铁块;右端悬挂有两质量均为m的铁块,上下两铁块用轻质细线连接,中间夹一轻质弹簧处于压缩状态,此时细线上的张力为2mg,最初系统处于静止状态.某瞬间将细线烧断,则左端铁块的加速度大小为( )A.14gB.13gC.23gD.13g 【解析】 根据题意,烧断细线前轻绳上的张力为2mg ,可得到M =2m ,以右下端的铁块为研究对象,根据平衡条件可知,细线烧断前弹簧的弹力为mg ,细线烧断前的瞬间,铁块M 与右端上面的铁块m 间轻绳的故C 项正确.【答案】 C3、“儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳..质量为m 的小明如图所示静止悬挂时,两橡皮绳的拉力大小均恰为mg ,若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时( )A .加速度为零,速度为零B .加速度a =g ,沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C .加速度a =g ,沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D .加速度a =g ,方向竖直向下 解析 根据题述,腰间左右两侧的橡皮绳中弹力等于重力.若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂,则小明此时所受合力方向沿原断裂橡皮绳的方向斜向下,大小等于mg ,所以小明的加速度a =g ,沿原断裂橡皮绳的方向斜向下,B 项正确.答案B4、(多选)如图所示,A 、B 、C 三球质量分别为3m 、2m 、m ,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A 球相连,A 、B 间固定一个轻杆,B 、C 间由一轻质细线连接.倾角为θ=30°的光滑斜面固定在地面上,弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,初始系统处于静止状态.已知重力加速度为g.将细线烧断的瞬间,下列说法正确的是( )A .A 、B 两个小球的加速度均沿斜面向上,大小均为g 10B .B 球的加速度为g 2,方向沿斜面向下C .A 、B 之间杆的拉力大小为mgD .A 、B 之间杆的拉力大小为1.2mg解析A、B项,烧断细线前,以A、B、C组成的系统为研究对象,系统静止,处于平衡状态,合力为零,则弹簧的弹力为F=(3m+2m+m)gsinθ=6mgsinθ.以C为研究对象知,细线的拉力为mgsinθ.烧断细线的瞬间,由于弹簧弹力不能突变,弹簧弹力不变,以A、B组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得:F-(3m+2m)gsinθ=(3m+2m)a AB.答案AD5、如图所示,弹簧p和细绳q的上端固定在天花板上,下端用小钩勾住质量为m的小球C,弹簧、细绳和小钩的质量均忽略不计.静止时p、q与竖直方向的夹角均为60°.下列判断正确的有()A.若p和球突然脱钩,则脱钩后瞬间q对球的拉力大小为mgB.若p和球突然脱钩,则脱钩后瞬间球的加速度大小为gC.若q和球突然脱钩,则脱钩后瞬间p对球的拉力大小为mgD.若q和球突然脱钩,则脱钩后瞬间球的加速度大小为g6、(多选)如图,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,()A.a1=3g B.a1=0 C.Δl1=2Δl2D.Δl1=Δl2[审题突破](1)剪断前,S1的弹力为________,S2的弹力为________,a物块所受合力为________;(2)剪断瞬间,两弹簧弹力________,物块a所受合力为________.[解析]设物体的质量为m,剪断细绳的瞬间,绳子的拉力消失,弹簧还没有来得及改变,所以剪断细绳的瞬间a受到重力和弹簧S1的拉力F T1,剪断前对bc和弹簧S2组成的整体分析可知F T1=2mg,故a受到的合=mg,根据胡克定律F=kΔx可得Δl1=2Δl2,C正确、D错误.[答案]AC7.如图所示,物块1、2 间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m,2、4质量为M,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为aA .a 1=a 2=a 3=a 4=0B .a 1=a 2=a 3=a 4=gC .a 1=a 2=g ,a 3=0,a 4=m +M M gD .a 1=g ,a 2=m +M M g ,a 3=0,a 4=m +M M g解析:选C.在抽出木板的瞬间,物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛顿第二定律知a 1=a 2=g ;而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变,此时弹簧对物块3向上1、四个质量均为m 的小球,分别用三条轻绳和一根轻弹簧连接,处于平衡状态,如图所示.现突然迅速剪断轻绳A1、B1,让小球下落,在剪断轻绳的瞬间,设小球1、2、3、4的加速度分别用a1、a2、a3和a4表示,则( )A .a 1=g ,a 2=g ,a 3=2g ,a 4=0B .a 1=0,a 2=2g ,a 3=0,a 4=2gC .a 1=g ,a 2=g ,a 3=g ,a 4=gD .a 1=0,a 2=2g ,a 3=g ,a 4=g2、(多选)在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m =2 kg 的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示,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 =10 m/s 2,以下说法正确的是( )A .此时轻弹簧的弹力大小为20 NB .小球的加速度大小为8 m/s 2,方向向左C .若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s 2,方向向右D .若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度为0答案ABD解析在剪断轻绳前,小球受重力、绳子的拉力以及弹簧的弹力处于平衡,根据共点力平衡得,弹簧的弹力:F=mgtan45°=20×1=20 N,故A项正确;在剪断轻绳的瞬间,弹簧的弹力仍然为20 N,小球此时受重力、支持力、弹簧弹力和摩擦力四个力作用;小球所受的最大静摩擦力为:f=μmg=0.2×20 N=4 N,根据牛顿第二定律得小球的加速度为:a=(F-f)/m=8 m/s2;合力方向向左,所以向左加速.故B项正确;剪断弹簧的瞬间,轻绳对小球的拉力瞬间为零,此时小球所受的合力为零,则小球的加速度为零,故C项错误,D项正确.3、如图所示,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( )A.0 B.g C.g D.g。
牛顿第二定律——瞬时性问题分析【思维提升】1.力和加速度的瞬时对应性是高考的重点。
物体的受力情况应符合物体的运动状态,当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时,需重新进行运动分析和受力分析,切忌想当然。
2.求解此类瞬时性问题,要注意以下四种理想模型的区别:【针对训练】1.如图所示,一木块在光滑水平面上受一恒力F 作用而运动,前方固定一个弹簧,当木块接触弹簧后( C ) A .将立即做变减速运动B .将立即做匀减速运动C .在一段时间内仍然做加速运动,速度继续增大D .当弹簧处于最大压缩量时,物体的加速度为零2.如图所示,轻弹簧上端与一质量为m 的木块1相连,下端与另一质量为M 的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a 1、a 2。
重力加速度大小为g 。
则有( C )A .a 1=0,a 2=gB .a 1=g ,a 2=gC .a 1=0,a 2=m +MM gD .a 1=g ,a 2=m +MMg3.如图所示,质量分别为m 、2m 的球A 、B 由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在正在竖直向上做匀加速运动的电梯内,细线中的拉力为F ,此时突然剪断细线,在线断的瞬间,弹簧的弹力的大小和小球A 的加速度大小分别为( A )A .2F 3,2F 3m +gB .F 3,2F 3m +gC .2F 3,F3m +gD .F 3,F3m+g4.物块A 1、A 2、B 1、B 2的质量均为m ,A 1、A 2用刚性轻杆连接,B 1、B 2用轻质弹簧连接。
两个装置都放在水平的支托物上,处于平衡状态,如图所示。
今突然迅速地撤去支托物,让物块下落。
在除去支托物的瞬间,A 1、A 2受到的合力分别为f 1和f 2,B 1、B 2受到的合力分别为F 1和F 2。
则( B )A .f 1=0,f 2=2mg ,F 1=0,F 2=2mgB .f 1=mg ,f 2=mg ,F 1=0,F 2=2mgC .f 1=0,f 2=2mg ,F 1=mg ,F 2=mgD .f 1=mg ,f 2=mg ,F 1=mg ,F 2=mg5.如图所示一根轻质弹簧上端固定,下端挂一质量为m 0的平盘,盘中有一物体,质量为m 。
牛顿第二定律应用(瞬时性问题)方法突破 分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析物体在瞬时前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.此类问题应注意两种模型的建立.(1)中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型,具有以下几个特性:①轻:其质量和重力均可视为等于零,且一根绳(或线)中各点的张力大小相等,其方向总是沿绳且背离受力物体的方向.②不可伸长:即无论绳受力多大,绳的长度不变,由此特点可知,绳中的张力可以突变.刚性杆、绳(线)和接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,若剪断(或脱离)后,其中弹力立即消失,不需要形变恢复时间,一般题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型来处理.(2)中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型,具有以下几个特性:①轻:其质量和重力均可视为等于零,同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等.②弹簧既能承受拉力,也能承受压力;橡皮绳只能承受拉力,不能承受压力.③由于弹簧和橡皮绳受力时,恢复形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变.【例题1】如图所示,将质量均为m 的小球A 、B 用绳(不可伸长)和弹簧(轻质)连结后,悬挂在天花板上.若分别剪断绳上的P 处或剪断弹簧上的Q 处,下列对A 、B 加速度的判断正确的是( )A.剪断P 处瞬间,A 的加速度为零,B 的加速度为gB.剪断P 处瞬间,A 的加速度为2g ,B 的加速度为零C.剪断Q 处瞬间,A 的加速度为零,B 的加速度为零D.剪断Q 处瞬间,A 的加速度为2g ,B 的加速度为g【例题2】 在如图所示的装置中,小球m 用两根绳子拉着,绳子OA 水平,若将绳子OA 剪断,问剪断瞬间小球m 的加速度大小?方向如何?【例题3】如图所示,底板光滑的小车上用两个量程为20N , 完全相同的弹簧秤甲和乙系住一个质量为1kg 的物块,在水平地面上,当小车做匀速直线运动时,两弹簧秤的示数均为10N ,当小车做匀加速直线运动时,弹簧秤甲的示数变为8N 。
牛顿第二定律之瞬时性问题智慧物理【总结】一、瞬时性问题1.牛顿第二定律的表达式为:F 合= 。
加速度由物体所受 决定,。
加速度的方向与物体所受 的方向一致;当物体所受合外力发生突变时,加速度也随着发生 ,而物体运动的速度 发生突变。
2.两种模型的区别(1)轻绳、轻杆和接触面:不发生明显形变就能产生弹力,剪断或脱离后,不需要时间恢复形变,原有弹力立即消失或 ,即会发生突变。
(2)轻弹簧、蹦床和橡皮条:当轻弹簧两端与物体相连(即两端为固定端)时,由于物体有惯性,弹簧的长度不会发生 ,所以在瞬时问题中,其弹力大小认为是 的,即此时弹簧弹力不突变。
二、解题思路1.分析瞬时变化前物体的受力情况;2.分析瞬时变化后哪些力变化或消失;3.求出变化后物体所受合力,根据牛顿第二定律列方程;4.求瞬时加速度。
【专题练习】一、填空题1.如图所示,A B 、两小球用细线连接,C D 、两小球用轻弹簧连接,双手分别提起A C 、两球,使四个小球均在空中处于静止状态,双手同时释放A C 、瞬间(空气阻力不计,重力加速度为g ),小球B 的加速度大小为____________,小球D 的加速度大小为____________。
2.如图所示,两系统均处于静止状态,绳和弹簧质量不计。
重力加速度为g ,则剪断OA 、OC 上端绳的瞬时,物体A 、B 、C 、D 的瞬时加速度分别为:a A=______a B=______ac =______a D=______3.如图甲、乙所示,图中细线均不可伸长,两小球均处于平衡状态且质量相同.如果突然把两水平细线剪断,剪断瞬间小球A的加速度的大小为________,方向为________;小球B 的加速度的大小为________,方向为________;图甲中倾斜细线OA与图乙中弹簧的拉力之比为________(θ、重力加速度g已知).4.如图所示,质量为m的小球用一根细线和一根轻弹簧悬挂起来,小球静止时,细线水平,而弹簧与竖直成θ角。
第三课时牛顿第二定律及瞬时问题分析
知识回顾:
一.牛顿第二定律:
1. 内容:__________________________________________________________________。
2. 公式:_________________;(因果关系和数量关系)
3. 理解:
①同单位制:国际单位制,1N:__________________________________________;
②矢量性:F、a是矢量,F合→ a;“=”体现数值和方向;
③瞬时性:瞬时对应关系,同时产生、同时变化、同时消失;
④相对性:适用于惯性参考系;
⑤同体性:a、F合、m对同一物体的;
⑥独立性:当物体受到几个力作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就
象其它力不存在一样,
4.适用范围:宏观、低速;
5. 解题步骤:
选对象→受力分析→运动过程及性质分析→建立坐标或取正方向→列方程(辅助方程或几何关系)→求解作答、分析结果。
二.瞬时问题分析:
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,当合外力恒定时,加速度也恒定,合外力随时间变化时,
加速度也随时间改变,且瞬时力决定瞬时加速度,可见,确定瞬时加速度的关键是正
确确定瞬时作用力。
【例1】如图所示,一小球自空中自由落下,与正下方的直立轻质弹簧接触,直至速度为零的过程中,关于小球运动状态的下列几种描述中,正确的是[ ] A.接触后,小球作减速运动,加速度的绝对值越来越大,速度越来越小,最后等于零
B.接触后,小球先做加速运动,后做减速运动,其速度先增加后减小直到为零
C.接触后,速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处,加速度为零的
地方也是弹簧被压缩最大之处
D.接触后,小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方
【例2】如图甲、乙所示,图中细线均不可伸长,物体均
处于平衡状态。
如果突然把两水平细线剪断,求剪断
瞬间小球A、B的加速度各是多少?(角已知)
【例3】如图所示,A、B、C、D、E、F六个小球分别用弹簧、
细绳和细杆联结,挂于水平天花板上,若某一瞬间同时在a、
b、c处将悬挂的细绳剪断,比较各球下落瞬间的加速度,下
列说法中正确的是()
A.所有小球都以g的加速度下落
B.A球的加速度为2g,B球的加速度为g
C.C、D、E、F球的加速度均为g
D.E球的加速度大于F球的加速度
【例4】如图,A、B用弹簧相连,m B=2m A,A、B与地面的动摩擦因数为μ,在外力F作用下,系统做匀速运动,求:撤去外
力的瞬间,A、B的加速度?
B
A
F。