4.5+牛頓第二定律的應用-瞬時性問題 課件-高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

瞬時性問題授課教師：陳x乾學習目標及重點1.知道輕繩、輕彈簧和輕桿等的瞬時性特點。2.掌握瞬時性問題的解題思路和步驟。(重點)3.會應用整體法和隔離法分析和計算瞬時性問題。(重點)課堂引入繩和彈簧中會產(chǎn)生力，當它們被剪斷的瞬間，力在瞬間是突然消失還是在瞬間保持不變？當它們被剪斷的瞬間，力瞬間消失瞬時性問題1.引起瞬時性的原因：輕繩、輕桿、輕彈簧、接觸面等產(chǎn)生的力的變化2.瞬時性的“兩種”情況：（1）當輕繩、輕彈簧被剪斷或接觸面、輕桿被撤去后，這些物體所產(chǎn)生的力瞬間消失，力突變?yōu)椤?”。（2）當輕繩、輕彈簧不被剪斷或接觸面、輕桿不被撤去時：①輕繩、輕桿(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，在其他力變化的瞬間，其產(chǎn)生的彈力有可能突變。②彈簧、跳床(或橡皮繩)——形變量大，其形變恢復需要較長時間，在其他力變化的瞬間，其彈力的大小保持不變，故彈力不可突變。A12小試牛刀如圖A和B，1、2小球質(zhì)量均為m，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，問：1.剪斷繩子，繩子和彈簧的力是否突變？2.剪斷彈簧，繩子和彈簧的力是否突變？B121.剪斷繩子，繩子的拉力突變?yōu)?，彈簧的彈力不變2.剪斷彈簧，彈簧的彈力突變?yōu)?，A中繩的拉力由2mg突變?yōu)閙g，B中繩的拉力突變?yōu)?.小試牛刀如圖所示，A、B、C三個小球的質(zhì)量均為m，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，問：1剪斷繩1的瞬間，繩2和彈簧的彈力是否突變？2.剪斷繩2的瞬間，繩1和彈簧的彈力是否突變？3.剪斷彈簧的瞬間，繩1和繩2的彈力是否突變？1.剪斷繩1，繩1的拉力突變?yōu)?，繩2的拉力突變?yōu)?.5mg，彈簧的彈力不變。2.剪斷繩2，繩2的拉力突變?yōu)?，繩1的拉力突變?yōu)閙g，彈簧的彈力不變。3.剪斷彈簧，彈簧的彈力突變?yōu)?，繩1的拉力突變?yōu)?mg，繩2的拉力突變?yōu)閙g。繩1繩2彈簧解題思路和步驟1.兩個關鍵(1)明確繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點。(2)分析瞬時前、后的受力情況和運動狀態(tài)。分析瞬時變化前后物體的受力情況列牛頓第二定律方程求瞬時加速度2.做題思路2.三個步驟(1)分析原狀態(tài)(給定狀態(tài))下物體的受力情況，求出各力大小:①若物體處于平衡狀態(tài)，則利用平衡條件；②若處于加速狀態(tài)，則利用牛頓第二定律。(2)分析當狀態(tài)變化時(剪斷細線、剪斷彈簧、抽出木板、撤去某個力等)，哪些力變化，哪些力不變，哪些力消失(被剪斷的繩、彈簧中的彈力，發(fā)生在被撤去物接觸面上的彈力都立即消失)。(3)求物體在狀態(tài)變化后所受的合力，利用牛頓第二定律，求出瞬時加速度。1.如圖所示，質(zhì)量為4kg的物體A靜止在豎直的輕彈簧上面。質(zhì)量為1kg的物體B用細線懸掛起來，A、B緊挨在一起但A、B之間無壓力。某時刻將細線剪斷，則細線剪斷瞬間，B對A的壓力大小為(g取10m/s2)的(

)A．0B．50NC．10ND．8N1.原狀態(tài)：剪斷細繩之前，F(xiàn)繩=10N，F(xiàn)彈簧=40N，F(xiàn)AB=0N2.變化瞬間：剪斷細繩瞬間，F(xiàn)繩=0N，F(xiàn)彈簧=40N3.牛頓第二定律算突變的力：FAB=8N典例D2.如圖所示，A、B、C三個小球的質(zhì)量均為m，AB之間用一根沒有彈性的輕繩連在一起，BC之間用輕彈簧拴接，用細線懸掛在天花板上，整個系統(tǒng)均靜止，現(xiàn)將A上面的細線燒斷，使A的上端失去拉力，則在燒斷細線瞬間，A、B、C的加速度的大小分別為（）A．1.5g1.5g0B．g2g0C．gggD.gg01.原狀態(tài)：燒斷繩1之前，F(xiàn)繩1=3mg，F(xiàn)繩2=2mg，F(xiàn)彈簧=mg，2.變化瞬間：燒斷繩1的瞬間，F(xiàn)'繩1=0，F(xiàn)'繩2=0.5mg，F(xiàn)'彈簧=mg3.牛頓第二定律算瞬時加速度：aA=1.5g，aB=1.5g，aC=0繩1繩2彈簧A典例

3.（多選）如圖，物塊a、b、c的質(zhì)量相同，之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過a上的細線懸掛于點O；系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)；現(xiàn)將細繩剪斷，將物塊a的加速度記為a1，S1和S2相對原長的伸長分別為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g，在剪斷瞬間（

）A．a(chǎn)1=3g

B．a(chǎn)1=2g

C．Δl1=2Δl2D．Δl1=Δl2

典例AC4.如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩木塊間連一輕桿，靜止地放在光滑木板上，將此木板抽去的瞬間，A、B兩木塊的加速度分別是（）A．a(chǎn)A=0，aB=2g

B．a(chǎn)A=g，aB=g C．a(chǎn)A=0，aB=0

D．a(chǎn)A=g，aB=2g1.原狀態(tài)：撤去木板之前，F(xiàn)輕桿=mg2.變化瞬間：撤去木板瞬間，F(xiàn)輕桿=03.牛頓第二定律算瞬時加速度：aA=g，aB=g典例B5.將兩個相同的小球分別和相同長度的彈性繩和剛性繩相連，然后從某高度靜止釋放。如圖，連接A、B的是一般細繩（剛性繩），連接C、D的是橡皮筋。小球在釋放后的短暫時間（橡皮筋還未第一次恢復原長）后，下列圖中符合ABCD實際排列情況的是（）

A．

B．

C．

D．典例C剛性繩：釋放小球前，細繩的形變量十分微小，F(xiàn)彈=mg，小球在釋放后的短暫時間，細繩立即恢復原長，伸直而無拉力，兩個小球的加速度均等于重力加速度g，一起做自由落體運動橡皮筋：釋放小球前，橡皮筋的形變量很大，F(xiàn)彈=mg其彈力為，小球在釋放后的短暫時間，橡皮筋不能立即恢復原長，對于球C：maC=F彈+mg，對于球D：maD=F彈-mg，解得aC=2g，aD=0，因為aC＞aD，釋放后很短的時間內(nèi)，小球C向下運動的位移比D大，兩個小球的距離減小，橡皮筋恢復原長前不彎曲。6.如圖，兩條拉緊的橡皮條a，b共同拉一個小球，小球靜止。當剪斷b瞬間小球的加速度為2m/s2，若不剪斷b只剪斷a瞬間，小球的加速度為（g=10m/s2）（）A．2m/s2

B．12m/s2

C．8m/s2

D．22m/s2設小球質(zhì)量為m，剪斷橡皮條之前，根據(jù)受力平衡：Fa=Fb+mg①剪斷a的瞬間，b的彈力不變，根據(jù)牛頓第二定律可知：Fb+mg=mab②剪斷b的瞬間，a的彈力不變，根據(jù)牛頓第二定律可知：Fa-mg=maa將aa=2m/s2帶入可知ab=12m/s2典例C典例7.如圖所示，在動摩擦因數(shù)μ=0.2的水平面上有一個質(zhì)量m=1kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ=45°角的不可伸長的輕繩一端相連，此時小球處于靜止狀態(tài)，且水平面對小球的彈力恰好為零。在剪斷輕繩的瞬間(g取10m/s2)，下列說法中正確的是(

)A．小球受力個數(shù)不變B．小球立即向左運動，且a=8m/s2C．小球立即向左運動，且a=10m/s2D．若剪斷的是彈簧，則剪斷瞬間小球加速度為零ADmgTFmgNFfmgN

2.變化瞬間：剪斷輕繩瞬間，T=0。受力分析：G=mg，F(xiàn)彈簧=mg，N=mg，f=μmga=(F-f)/m=8m/s2，方向朝左3.變化瞬間：剪斷彈簧瞬間，F(xiàn)=0，重力和支持力二力平衡。G=mg，N=mg

典例mgNF

mgF

B9.如圖所示，A、B、C三球的質(zhì)量均為m，輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間由一輕質(zhì)細線連接，B、C間由一輕桿相連。傾角為θ的光滑斜面固定在地面上，彈簧、細線與輕桿均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，細線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是（）A．A球的加速度沿斜面向上，大小為gsinθ B．C球的受力情況未變，加速度為0 C．B、C兩球的加速度均沿斜面向下，大小均為gsinθD．B、C之