
1.瞬時(shí)性模型加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失,具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型.
2.解答瞬時(shí)性問(wèn)題的一般思路(1)分析原來(lái)物體的受力情況.(2)分析物體在突變時(shí)的受力情況.(3)由牛頓第二定律列方程求解.
【典例】 如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接,A球用細(xì)線懸掛起來(lái),兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài),如果將懸掛A球的細(xì)線剪斷,此時(shí)A和B兩球的瞬時(shí)加速度aA、aB的大小分別是( )A.a(chǎn)A=0,aB=0 B.a(chǎn)A=g,aB=gC.aA=3g,aB=g D.a(chǎn)A=3g,aB=0
【解析】 分析B球原來(lái)受力如圖甲所示,F(xiàn)′=2mg?剪斷細(xì)線后彈簧形變不會(huì)瞬間恢復(fù),故B球受力不變,aB=0.分析A球原來(lái)受力如圖乙所示,F(xiàn)T=F+mg,F(xiàn)′=F,故FT=3mg.剪斷細(xì)線,F(xiàn)T變?yōu)?,F(xiàn)大小不變,A球受力如圖丙所示,由牛頓第二定律得:F+mg=maA,解得aA=3g.故本題選D.
遷移拓展1 在【典例】情境中,如果將懸掛B球的彈簧剪斷,此時(shí)A和B兩球的瞬時(shí)加速度aA、aB的大小分別是( )A.aA=0,aB=0 B.a(chǎn)A=0,aB=gC.aA=3g,aB=g D.a(chǎn)A=3g,aB=0
遷移拓展2 在【典例】情境中,若將彈簧和細(xì)線的位置顛倒,如圖所示.兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài).如果將懸掛B球的細(xì)線剪斷,此時(shí)A和B兩球的瞬時(shí)加速度aA、aB的大小分別是( )A.aA=0,aB=0 B.a(chǎn)A=0,aB=gC.aA=2g,aB=g D.a(chǎn)A=3g,aB=0
解析:剪斷細(xì)線前,分析B球原來(lái)受力,得細(xì)線拉力FT=2mg,剪斷細(xì)線瞬間,細(xì)線彈力變?yōu)?,故B球只受重力,aB=g;分析A球原來(lái)受力,F(xiàn)=F′T+mg,F(xiàn)′T=FT,故彈簧拉力F=3mg.剪斷細(xì)線瞬間,彈簧彈力不突變,A球受力如圖所示,由牛頓第二定律得:F-mg=maA,故aA=2g.故本題選C.
分析瞬時(shí)性問(wèn)題時(shí)抓住“兩關(guān)鍵”(1)明確繩或桿類(lèi)、彈簧或橡皮條類(lèi)模型的特點(diǎn).(2)分析瞬時(shí)變化前、后的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài).
素養(yǎng)訓(xùn)練1.[2022·湖南衡陽(yáng)八中高一月考](多選)光滑斜面上,當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí),擋板C與斜面垂直,彈簧、輕桿均與斜面平行,A、B質(zhì)量相等,在突然撤去擋板的瞬間 ( )A.兩圖中兩球加速度均為g sin θB.兩圖中A球的加速度均為零C.圖甲中B球的加速度為2g sin θD.圖乙中B球的加速度為g sin θ
解析:撤去擋板前,對(duì)整體分析,擋板對(duì)B球的彈力大小為2mg sin θ,因彈簧彈力不能突變,而桿的彈力會(huì)突變,所以撤去擋板瞬間,圖甲中A球所受合力為零,加速度為零,B球所受合力為2mg sin θ,加速度為2g sin θ;撤去擋板瞬間,圖乙中A、B兩球一起沿斜面加速向下運(yùn)動(dòng),桿的彈力突變?yōu)榱?,A、B兩球所受合力均為mg sin θ,加速度均為g sin θ.
解析:根據(jù)牛頓第二定律得:作用力F=ma=70×6 N=420 N,所以安全帶對(duì)乘客的作用力最接近400 N,故選項(xiàng)B正確.
2.雨滴在高空形成后,由靜止開(kāi)始沿豎直方向下落,雨滴受到空氣阻力的作用.當(dāng)雨滴速度為v0時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),其運(yùn)動(dòng)的v - t圖像如圖所示,經(jīng)過(guò)時(shí)間t1,速度達(dá)到v1.假設(shè)在0~t1時(shí)間內(nèi)雨滴的質(zhì)量不變,則在0~t1時(shí)間內(nèi)( )A.雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度增大,雨滴受到的阻力逐漸增大B.雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度減小,雨滴受到的阻力逐漸減小C.雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度增大,雨滴受到的阻力逐漸減小D.雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度減小,雨滴受到的阻力逐漸增大
解析:v--t圖像切線斜率不斷減小,根據(jù)速度—時(shí)間圖像的斜率表示加速度可知,雨滴運(yùn)動(dòng)的加速度在減?。鶕?jù)牛頓第二定律得mg-f阻=ma,可知阻力在增大.
3.一物塊靜止在粗糙的水平桌面上.從某時(shí)刻開(kāi)始,物塊受到一方向不變的水平拉力作用.假設(shè)物塊與桌面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.以a表示物體的加速度大小,F(xiàn)表示水平拉力的大?。苷_描述F與a之間關(guān)系的圖像是 ( )
5.如圖所示,手拉著小車(chē)靜止在傾角為30°的光滑斜坡上,已知小車(chē)的質(zhì)量為2.6 kg,g=9.8 m/s2,求:(1)繩子對(duì)小車(chē)的拉力;(2)斜面對(duì)小車(chē)的支持力;(3)如果繩子突然斷開(kāi),求小車(chē)的加速度大?。?br/>答案:(1)12.74 N (2)22.07 N (3)4.9 m/s2
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