
1.學(xué)會分析牛頓第二定律中的瞬時性問題.
2.學(xué)會結(jié)合牛頓第二定律分析變力問題中速度與加速度的變化情況
3.學(xué)會結(jié)合圖象解決動力學(xué)問題.
【教學(xué)內(nèi)容】
一、瞬時加速度問題
物體的加速度與合力存在瞬時對應(yīng)關(guān)系,所以分析物體在某一時刻的瞬時加速度,關(guān)鍵是分析該時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加速度,解決此類問題時,要注意兩類模型的特點:
(1)剛性繩(或接觸面)模型:這種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,剪斷(或脫離)后,恢復(fù)形變幾乎不需要時間,故認(rèn)為彈力立即改變或消失.
(2)彈簧(或橡皮繩)模型:此種物體的特點是形變量大,恢復(fù)形變需要較長時間,在瞬時問題中,其彈力的大小往往可以看成是不變的.
【例1】(單選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球被水平繩AO和與豎直方向成θ角的輕彈簧系著處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將繩AO燒斷,在繩AO燒斷的瞬間,下列說法正確的是( )
A.彈簧的拉力F=eq \f(mg,cs θ) B.彈簧的拉力F=mgsin θ
C.小球的加速度為零 D.小球的加速度a=gsin θ
【例2】(多選)如圖所示,在傾角為α=30°的光滑固定斜面上,有兩個質(zhì)量均為m的小球A、B,它們用原長為L、勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接,現(xiàn)對A施加一水平向右的恒力F,使A、B均靜止在斜面上,下列說法正確的是 ( )
A.彈簧的長度為L+ B.水平恒力F大小為mg
C.撤掉恒力F的瞬間小球A的加速度大小為gD.撤掉恒力F的瞬間小球B的加速度大小為
【例3】(單選)如圖,A、B、C三個小球質(zhì)量均為m,A、B之間用一根沒有彈性的輕質(zhì)細(xì)繩連在一起,B、C之間用輕彈簧拴接,整個系統(tǒng)用細(xì)線懸掛在天花板上并且處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將A上面的細(xì)線剪斷,使A的上端失去拉力,則在剪斷細(xì)線的瞬間,A、B、C三個小球的加速度分別是( )
A.1.5g,1.5g,0
B.g,2g,0
C.g,g,g
D.g,g,0
【例4】(多選)如圖所示,A、B兩球質(zhì)量相等,光滑斜面的傾角為θ,圖甲中,A、B兩球用輕彈簧相連,圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連,當(dāng)系統(tǒng)靜止時,擋板C與斜面垂直,輕彈簧、輕桿均與斜面平行。在突然撤去擋板的瞬間( )
A.兩圖中兩球加速度均為gsin θ
B.兩圖中A球的加速度均為零
C.圖甲中B球的加速度為2gsin θ
D.圖乙中B球的加速度為gsin θ
2.動態(tài)分析問題(處理變力問題)
【例5】(多選)運(yùn)動員進(jìn)行跳傘訓(xùn)練。假設(shè)運(yùn)動員在沒有打開降落傘時做自由落體運(yùn)動,打開傘后所受空氣阻力和下落速度成正比,不計開傘時間,跳傘運(yùn)動員下落過程的v-t圖象可能是( )
【例6】(單選)物塊從某一高度自由落下,落在豎直于地面的輕彈簧上,如圖所示,在A點物塊開始與彈簧接觸,到B點時物塊速度變?yōu)榱?則:物塊從A到B運(yùn)動過程中,下列說法正確的是( )
A.一直勻加速B.一直勻減速
C.加速度先增加后減小D.加速度先減小后增加
三、動力學(xué)的圖象問題
1.常見的圖象形式
在動力學(xué)與運(yùn)動學(xué)問題中,常見、常用的圖象是位移圖象(x-t圖象)、速度圖象(v-t圖象)和力的圖象(F-t圖象)等,這些圖象反映的是物體的運(yùn)動規(guī)律、受力規(guī)律,而絕非代表物體的運(yùn)動軌跡.
2.圖象問題的分析方法
遇到帶有物理圖象的問題時,要認(rèn)真分析圖象,先從它的物理意義、點、線段、斜率、截距、交點、拐點、面積等方面了解圖象給出的信息,再利用共點力平衡、牛頓運(yùn)動定律及運(yùn)動學(xué)公式解題.
【例7】(單選)放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的水平推力F的作用,F(xiàn)的大小與時間t的關(guān)系如左圖所示,物塊速度v與時間t的關(guān)系如右圖所示.取重力加速度g=10 m/s2.由這兩個圖象可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)μ分別為( )
A.0.5 kg,0.4 B.1.5 kg,eq \f(2,15)
C.0.5 kg,0.2 D.1 kg,0.2
【【例8】(多選)如圖(a),一物塊在t=0時刻滑上一固定斜面,其運(yùn)動的v-t圖線如圖(b)所示。若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量,則可求出( )
A.斜面的傾角
B.物塊的質(zhì)量
C.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)
D.物塊沿斜面向上滑行的最大高度
【例9】(多選)物體A、B、C均靜止在同一水平面上,它們的質(zhì)量分別為mA、mB、mC,與水平面間的動摩擦因數(shù)分別為μA、μB、μC,用平行于水平面的拉力F分別拉物體A、B、C,所得加速度a與拉力F的關(guān)系圖線如圖中甲、乙、丙所示,則以下說法正確的是( )
A.μA=μB,mA<mBB.μB<μC,mB=mC
C.μB=μC,mB>mCD.μA<μC,mA<mC
【例10】(單選)以不同初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時,一個物體所受空氣阻力可忽略,另一物體所受空氣阻力大小與物體速率成正比,下列用虛線和實線描述兩物體運(yùn)動的圖像可能正確的是( )
【例11】(單選)將一只皮球豎直向上拋出,皮球運(yùn)動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比.下列描繪皮球在上升過程中加速度大小a與時間t關(guān)系的圖象,可能正確的是 ( )
【例12】(多選)如圖(a)所示,木板OA可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,某研究小組利用此裝置探索物塊在方向始終平行于木板向上、大小為F=8 N的力作用下加速度與傾角的關(guān)系。已知物塊的質(zhì)量m=1 kg,通過DIS實驗,描繪出了如圖(b)所示的加速度大小a與傾角的關(guān)系圖線(
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