2019_2020學年高中物理第3章習題課3瞬時加速度問題和動力學圖像問題教案教科版必修1.docx

習題課3瞬時加速度問題和動力學圖像問題 學習目標1.學會分析含有彈簧的瞬時問題2.學會結合圖像解決動力學問題瞬時加速度問題物體的加速度與合力存在瞬時對應關系，所以分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析該時刻物體的受力情況及運動狀態(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，恢復形變幾乎不需要時間，故認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】如圖所示，質量為m的小球被水平繩AO和與豎直方向成角的輕彈簧系著處于靜止狀態(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FB彈簧的拉力Fmgsin C小球的加速度為零D小球的加速度agsin 思路點撥：解答本題應把握以下三點：剪斷繩前小球的受力情況剪斷繩AO后彈簧彈力不突變根據(jù)牛頓第二定律確定加速度A燒斷AO之前，小球受三個力，受力分析如圖所示，燒斷繩的瞬間，繩的張力沒有了，但由于輕彈簧形變的恢復需要時間，故彈簧的彈力不變，A正確，B錯誤燒斷繩的瞬間，小球受到的合力與繩子的拉力等大反向，即F合mgtan ，則小球的加速度agtan ，則C、D錯誤彈簧彈力是否突變的分析技巧(1)輕彈簧兩端均有附著物體時，由于形變量大，恢復形變需要較長時間，彈力不突變(2)若彈簧只有一端有附著物時彈力突變?yōu)榱?如圖所示，A、B兩球用細線懸掛于天花板上且靜止不動，兩球質量mA2mB，兩球間是一個輕質彈簧，如果突然剪斷懸線，則在剪斷懸線瞬間()AA球加速度為g，B球加速度為gBA球加速度為g，B球加速度為0CA球加速度為g，B球加速度為0DA球加速度為g，B球加速度為gB在剪斷懸線的瞬間彈簧的彈力保持不變，則B球的合力為零，加速度為零；對A球有(mAmB)gmAaA，得aAg，故B選項正確動力學的圖像問題1常見的圖像形式在動力學與運動學問題中，常見、常用的圖像是位移圖像(xt圖像)、速度圖像(vt圖像)和力的圖像(Ft圖像)等，這些圖像反映的是物體的運動規(guī)律、受力規(guī)律，而絕非代表物體的運動軌跡2圖像問題的分析方法遇到帶有物理圖像的問題時，要認真分析圖像，先從它的物理意義、點、線段、斜率、截距、交點、拐點、面積等方面了解圖像給出的信息，再利用共點力平衡、牛頓運動定律及運動學公式解題【例2】如圖甲所示，質量為m2 kg的物體在水平面上向右做直線運動過a點時給物體作用一個水平向左的恒力F并開始計時，選水平向右為速度的正方向，通過速度傳感器測出物體的瞬時速度，所得vt圖像如圖乙所示取重力加速度g10 m/s2.求：甲乙(1)力F的大小和物體與水平面間的動摩擦因數(shù)；(2)10 s末物體離a點的距離思路點撥：從圖像可知物體的運動情況從圖像求出物體運動的加速度；利用牛頓第二定律可求出相應的合外力解析(1)設物體向右做勻減速直線運動的加速度大小為a1，則由vt圖像得a12 m/s2根據(jù)牛頓第二定律，有Fmgma1設物體向左做勻加速直線運動的加速度大小為a2，則由vt圖像得a21 m/s2根據(jù)牛頓第二定律，有Fmgma2，聯(lián)立解得F3 N，0.05.(2)設10 s末物體離a點的距離為d，d應為vt圖像與橫軸所圍的面積，則d48 m66 m2 m，負號表示物體在a點左邊答案(1)3 N0.05(2)在a點左邊2 m處求解動力學的圖像問題的一般程序2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的關系如圖甲所示，物塊速度v與時間t的關系如圖乙所示取重力加速度g10 m/s2.由這兩個圖像可以求得物塊的質量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)分別為 ()甲乙A0.5 kg,0.4B1.5 kg，C0.5 kg,0.2 D1 kg,0.2A由Ft圖像和vt圖像可得，物塊在24 s內(nèi)所受外力F3 N，物塊做勻加速運動，a m/s22 m/s2，F(xiàn)fma，即310m2m物塊在46 s所受外力F2 N，物塊做勻速直線運動，則Ff，F(xiàn)mg，即10m2由解得m0.5 kg，0.4，故A選項正確1雨滴從空中由靜止落下，若雨滴下落時空氣對其阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，如下圖所示的圖像能正確反映雨滴下落運動情況的是()C對雨滴受力分析，由牛頓第二定律得：mgfma.雨滴加速下落，速度增大，阻力增大，故加速度減小，在vt圖像中其斜率變小，故選項C正確2如圖所示，物塊以初速度v0從底端沿足夠長的光滑斜面向上滑行，不考慮空氣阻力，則該物塊在斜面上運動全過程的vt圖像是下圖中的()A物塊在運動過程中，只受到重力和支持力作用，合力不變，加速度不變，物體先做勻減速直線運動，速度減為零后反向做勻加速直線運動，加速度不變，故A正確3(多選)如圖所示，質量為m的球與彈簧和水平細線相連，、的另一端分別固定于P、Q兩點球靜止時，中拉力大小為T1，中拉力大小為T2，當僅剪斷、中的一根的瞬間，球的加速度a應是()A若剪斷，則ag，方向豎直向下B若剪斷，則a，方向水平向左C若剪斷，則a，方向沿的延長線D若剪斷，則ag，方向豎直向上AB若剪斷，則水平細線中的拉力突變?yōu)?，則加速度ag，方向豎直向下，A正確，C錯誤；若剪斷，則彈簧中的拉力還沒有來得及變化，與小球的重力的合力大小為T2，方向為水平向左，所以加速度a，方向水平向左，B正確，D錯誤4(多選)質量均為m的A、B兩球之間連有一輕彈簧，放在光滑的水平臺面上，A球緊靠墻壁，如圖所示今用力F將B球向左推壓彈簧，靜止后，突然將力F撤去的瞬間 ()AA的加速度大小為BA的加速度為零CB的加速度大小為DB的加速度大小為BD撤去F瞬間，彈簧彈力不發(fā)生變化，故A球受力不變，加速度為零，選項A錯誤，B正確；對B球撤去F前，彈簧彈力與F等值反向，撤去F后，彈簧彈力不變，故加速度大小為，選項C錯誤，D正確5如圖甲所示，固定的光滑細桿與地面成一定的夾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運動，推力F與小環(huán)速度v隨時間變化的規(guī)律如圖乙、丙所示，重力加速度g取10 m/s