4.5 牛顿第二定律的应用-瞬时性问题 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

瞬时性问题 授课教师：陈x乾 学习目标及重点 1.知道轻绳、轻弹簧和轻杆等的瞬时性特点。 2.掌握瞬时性问题的解题思路和步骤。(重点) 3.会应用整体法和隔离法分析和计算瞬时性问题。(重点) 课堂引入 绳和弹簧中会产生力，当它们被剪断的瞬间，力在瞬间是突然消失还是在瞬间保持不变？ 当它们被剪断的瞬间，力瞬间消失 瞬时性问题 1.引起瞬时性的原因：轻绳、轻杆、轻弹簧、接触面等产生的力的变化 2.瞬时性的“两种”情况： （1）当轻绳、轻弹簧被剪断或接触面、轻杆被撤去后，这些物体所产生的力瞬间消失，力突变为“0”。 （2）当轻绳、轻弹簧不被剪断或接触面、轻杆不被撤去时： ①轻绳、轻杆(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体，在其他力变化的瞬间，其产生的弹力有可能突变。 ②弹簧、跳床(或橡皮绳)——形变量大，其形变恢复需要较长时间，在其他力变化的瞬间，其弹力的大小保持不变，故弹力不可突变。 A 1 2 小试牛刀 如图A和B，1、2小球质量均为m，系统处于静止状态，问： 1.剪断绳子，绳子和弹簧的力是否突变？ 2.剪断弹簧，绳子和弹簧的力是否突变？ B 1 2 1.剪断绳子，绳子的拉力突变为0，弹簧的弹力不变 2.剪断弹簧，弹簧的弹力突变为0，A中绳的拉力由2mg突变为mg，B中绳的拉力突变为0. 小试牛刀 如图所示，A、B、C三个小球的质量均为m，系统处于静止状态，问：1剪断绳1的瞬间，绳2和弹簧的弹力是否突变？ 2.剪断绳2的瞬间，绳1和弹簧的弹力是否突变？ 3.剪断弹簧的瞬间，绳1和绳2的弹力是否突变？ 1.剪断绳1，绳1的拉力突变为0，绳2的拉力突变为0.5mg，弹簧的弹力不变。 2.剪断绳2，绳2的拉力突变为0，绳1的拉力突变为mg，弹簧的弹力不变。 3.剪断弹簧，弹簧的弹力突变为0，绳1的拉力突变为2mg，绳2的拉力突变为mg。 绳1 绳2 弹簧 解题思路和步骤 1.两个关键 (1)明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点。 (2)分析瞬时前、后的受力情况和运动状态。 分析瞬时变化前后物体的受力情况 列牛顿第二定律方程 求瞬时加速度 2.做题思路 2.三个步骤 (1)分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，求出各力大小: ①若物体处于平衡状态，则利用平衡条件； ②若处于加速状态，则利用牛顿第二定律。 (2)分析当状态变化时(剪断细线、剪断弹簧、抽出木板、撤去某个力等)，哪些力变化，哪些力不变，哪些力消失(被剪断的绳、弹簧中的弹力，发生在被撤去物接触面上的弹力都立即消失)。 (3)求物体在状态变化后所受的合力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度。 1.如图所示，质量为4 kg的物体A静止在竖直的轻弹簧上面。质量为1 kg的物体B用细线悬挂起来，A、B紧挨在一起但A、B之间无压力。某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，B对A的压力大小为(g取10 m/s2)的(　　) A．0 B．50 N C．10 N D．8 N 1.原状态：剪断细绳之前，F绳=10N，F弹簧=40N，FAB=0N 2.变化瞬间：剪断细绳瞬间，F绳=0N，F弹簧=40N 3.牛顿第二定律算突变的力：FAB=8N 典例 D 2.如图所示，A、B、C三个小球的质量均为m，AB之间用一根没有弹性的轻绳连在一起，BC之间用轻弹簧拴接，用细线悬挂在天花板上，整个系统均静止，现将A上面的细线烧断，使A的上端失去拉力，则在烧断细线瞬间，A、B、C的加速度的大小分别为（　　） A．1.5g 1.5g 0 B．g 2g 0 C．g g g D. g g 0 1.原状态：烧断绳1之前，F绳1=3mg，F绳2=2mg，F弹簧=mg， 2.变化瞬间：烧断绳1的瞬间，F'绳1=0，F'绳2=0.5mg，F'弹簧=mg 3.牛顿第二定律算瞬时加速度：aA=1.5g，aB=1.5g，aC=0 绳1 绳2 弹簧 A 典例 3.（多选）如图，物块a、b、c的质量相同，之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过a上的细线悬挂于点O；系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为Δl1和Δl2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间（   ） A．a1=3g B．a1=2g C．Δl1=2Δl2 D．Δl1=Δl2 1.原状态：烧断绳之前，F绳=3mg，F弹黄S1=2mg，F弹簧S2=mg， 2.变化瞬间：烧断绳的瞬间，F'绳=0，F'弹簧S1=2mg，F'弹簧S2=mg 3.牛顿第二定律算瞬时加速度：，