2022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

2022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1一、考點(diǎn)突破知識(shí)點(diǎn)考綱要求題型分值牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用理解牛頓第二定律，會(huì)解決瞬時(shí)性問題各題型均有涉及615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(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)F發(fā)生突變時(shí)，加速度也會(huì)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(duì)于彈簧相關(guān)瞬時(shí)值（某時(shí)刻的瞬時(shí)速度或瞬時(shí)加速度）進(jìn)行分析時(shí)，要注意如下兩點(diǎn)：畫好一個(gè)圖：彈簧形變過程圖；明確三個(gè)位置：彈簧自然長(zhǎng)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(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)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(dòng)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(huì)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)，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Fmg，產(chǎn)生的加速度ag，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 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 D. 彈簧有收縮的趨勢(shì)，B球的瞬時(shí)加速度向上，A球的瞬時(shí)加速度向下，A、B兩球瞬時(shí)加速度都不為零思路分析：對(duì)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 kx0，即aB0，A球所受合力為mgsin kxmaA即：2mgsin maA，解得aA2gsin ，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、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. a1a2a3a40B. a1a2a3a4gC. a1a2g，a30，a4gD. a1g，a2g，a30，a4g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a1a2g；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(duì)3向上的彈力大小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為mg，因此物塊3滿足mgF，a30；由牛頓第二定律得物塊4滿足a4g，所以C對(duì)。答案：C【綜合拓展】 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(dòng)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?jī)?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(duì)訓(xùn)練：如下列各圖所示，剪斷相應(yīng)部位的瞬間，A、B的加速度各是多少？（mA=m，mB=3m） 未剪斷時(shí)，均有TOA=4mg，TAB=3mg剪斷后，對(duì)整體，有：4mg=4ma得：a=g故可知：A、B的加速度均為g剪斷后，對(duì)B，有：TAB3mg=3ma1得：a1=0對(duì)A，有：mg+TAB=ma2得：a2=4g剪斷后，對(duì)B，有：3mg=3ma1得：a1=g對(duì)A，因A繼續(xù)靜止，有：得：a2=0 即：TOA突變?yōu)閙g剪斷后，對(duì)B，有：3mg=3ma1得：a1=g對(duì)A，有：TOAmg=ma2得：a2=3g【易錯(cuò)指津】體會(huì)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aAaB B. 兩木塊速度相同時(shí)，加速度aA> aBC. 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(dòng)，B做加速度不斷增大的加速運(yùn)動(dòng)，加速度相等時(shí)，速度相等時(shí)有答案：C