4.5 牛顿运动定律的应用——关于轻弹簧两类突变问题的分析 教学设计 -2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修一册

牛顿运动定律的应用——关于轻弹簧两类突变问题的分析 教学设计 教学目标 1.理解轻弹簧两类突变问题 2.会在题目中应用轻弹簧突变问题解决相关瞬时问题 重点难点 重点：两类突变问题具体表现和力的变化情况 难点：剪断轻弹簧，弹簧上的力发生突变 内容模块 课题引入：弹簧的相关问题是物理中既常见又重要，还比较难的问题。我们物理中弹簧在初中就已经开始接触，我们会发现往往我们物理中的弹簧和现实生活中的弹簧还是有些区别，最重要的区别就在于我们物理的弹簧更多的是轻弹簧，就是质量几乎可以不计的弹簧。显然现实生活这样的东西并不存在。我们是为了突出主要问题，忽略次要因素而抽象出来的理想模型。 弹簧突变问题一： ①操作：剪断弹簧或剪断和弹簧直接连接的绳子（如图） ②加速度： ③弹簧收缩时间： ④分析：平均加速度无穷大，弹簧的伸长量ΔX是有限的，因此t趋近与0，即立即回复到原长，弹簧不在有弹力，小球不在受到弹簧弹力 ⑤类比 I操作：操作：分别剪断甲中弹簧和乙中绳子。 II分析：两者在被剪断的瞬间，弹簧，绳子上的力都突变为0，小球只受重力的作用。 ⑥总结：直接剪断轻弹簧或连接轻弹簧的绳子，弹簧上的力将突变为0。 ⑦实例演练 例1如图所示，将质量为M的U形框架开口向下置于水平地面上，用轻弹簧1、2及轻绳3将质量为m的小球悬挂起来，框架和小球都静止。弹簧1竖直，弹簧2、轻绳3均水平。现将弹簧1剪断，则剪断后瞬间（ ） A.框架对地面的压力大小为（M+m）g B.框架对地面的压力为0 C.小球的加速度大小等于g D.小球的加速度为0 答案：C 弹簧突变问题一： ①操作：剪断绳子（如图） ②加速度： ③弹簧收缩时间： ④分析：平均加速度≠0且有限，弹簧的伸长量ΔX是有限的，因此t 将是一小段时间，则剪断绳子瞬间弹簧上的力任然存在，没有发生突变 ⑤总结：剪断连接物体的细绳，弹簧上的力将逐渐发生变化，并不发生突变. ⑥实例演练 例2如图所示，质量为m的球与弹簧1和水平细线2相连，I、II的另一端固定与P、Q两点。球静止时，弹簧的拉力大小为FT1,细绳的拉力大小为FT2，重力加速度为g,当剪断I、II中的一根瞬间，关于球的加速度a,下列说法正确的是（ ） A.若剪断I，则a=g,方向竖直向下 B.若剪断II，则,方向水平向左 C.若剪断I，则,方向沿1的延长线 D.若剪断II，则a=g,方向竖直向上 答案：A 核心素养 1． 物理观念：从物理学角度认识弹簧突变 2． 科学思维：弹簧模型构建，科学论证弹簧突变的两种表现。 3． 科学探究：基于物理模型，通过科学探究了解突变类问题到底是怎么回事。 4． 科学态度与责任：通过本节课的学习，培训学生实事求是的探索精神，不畏困难的专研精神和持之以恒的科学态度，以及提高保护环境意识并推动持续发展的责任感。 课后作业 关于轻弹簧两类突变问题的分析 配套习题练习 课后反思 学科网（北京）股份有限公司 $