2019_2020學(xué)年高中物理第3章習(xí)題課3瞬時(shí)加速度問題和動(dòng)力學(xué)圖像問題教案教科版必修1.docx

習(xí)題課3瞬時(shí)加速度問題和動(dòng)力學(xué)圖像問題 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)會(huì)分析含有彈簧的瞬時(shí)問題2.學(xué)會(huì)結(jié)合圖像解決動(dòng)力學(xué)問題瞬時(shí)加速度問題物體的加速度與合力存在瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析該時(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，解決此類問題時(shí)，要注意兩類模型的特點(diǎn)(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(shí)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(diǎn)是形變量大，恢復(fù)形變需要較長時(shí)間，在瞬時(shí)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(zhì)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?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(diǎn)撥：解答本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：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(gè)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(fù)需要時(shí)間，故彈簧的彈力不變，A正確，B錯(cuò)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(cuò)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(shí)，由于形變量大，恢復(fù)形變需要較長時(shí)間，彈力不突變(2)若彈簧只有一端有附著物時(shí)彈力突變?yōu)榱?如圖所示，A、B兩球用細(xì)線懸掛于天花板上且靜止不動(dòng)，兩球質(zhì)量mA2mB，兩球間是一個(gè)輕質(zhì)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(duì)A球有(mAmB)gmAaA，得aAg，故B選項(xiàng)正確動(dòng)力學(xué)的圖像問題1常見的圖像形式在動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)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(yùn)動(dòng)規(guī)律、受力規(guī)律，而絕非代表物體的運(yùn)動(dòng)軌跡2圖像問題的分析方法遇到帶有物理圖像的問題時(shí)，要認(rèn)真分析圖像，先從它的物理意義、點(diǎn)、線段、斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積等方面了解圖像給出的信息，再利用共點(diǎn)力平衡、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題【例2】如圖甲所示，質(zhì)量為m2 kg的物體在水平面上向右做直線運(yùn)動(dòng)過a點(diǎn)時(shí)給物體作用一個(gè)水平向左的恒力F并開始計(jì)時(shí)，選水平向右為速度的正方向，通過速度傳感器測(cè)出物體的瞬時(shí)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(dòng)摩擦因數(shù)；(2)10 s末物體離a點(diǎn)的距離思路點(diǎn)撥：從圖像可知物體的運(yùn)動(dòng)情況從圖像求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度；利用牛頓第二定律可求出相應(yīng)的合外力解析(1)設(shè)物體向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)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(shè)物體向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)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(shè)10 s末物體離a點(diǎn)的距離為d，d應(yīng)為vt圖像與橫軸所圍的面積，則d48 m66 m2 m，負(fù)號(hào)表示物體在a點(diǎn)左邊答案(1)3 N0.05(2)在a點(diǎn)左邊2 m處求解動(dòng)力學(xué)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(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示，物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示取重力加速度g10 m/s2.由這兩個(gè)圖像可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，則Ff，F(xiàn)mg，即10m2由解得m0.5 kg，0.4，故A選項(xiàng)正確1雨滴從空中由靜止落下，若雨滴下落時(shí)空氣對(duì)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(yùn)動(dòng)情況的是()C對(duì)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(xiàng)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(yùn)動(dòng)全過程的vt圖像是下圖中的()A物塊在運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，速度減為零后反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度不變，故A正確3(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的球與彈簧和水平細(xì)線相連，、的另一端分別固定于P、Q兩點(diǎn)球靜止時(shí)，中拉力大小為T1，中拉力大小為T2，當(dāng)僅剪斷、中的一根的瞬間，球的加速度a應(yīng)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(xì)線中的拉力突變?yōu)?，則加速度ag，方向豎直向下，A正確，C錯(cuò)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?yàn)樗较蜃?，所以加速度a，方向水平向左，B正確，D錯(cuò)誤4(多選)質(zhì)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(tái)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(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；對(duì)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(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確5如圖甲所示，固定的光滑細(xì)桿與地面成一定的夾角，在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力F作用下向上運(yùn)動(dòng)，推力F與小環(huán)速度v隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙、丙所示，重力加速度g取10 m/s