4.6 牛顿运动定律的应用 专题：瞬时性问题 课件-2025-2026学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

该高中物理课件聚焦“瞬时性问题”，涵盖变力作用下的加速度与速度分析、牛顿第二定律瞬时性问题两大核心内容。通过弹簧圈下落底端悬浮等生活现象导入，以关键点状态分析、分段过程推导为支架，构建“现象-规律-应用”的知识脉络。 其亮点在于采用“问题链驱动+模型建构”教学法，结合雨滴运动、弹簧滑块等实例，通过轻弹簧与刚性绳模型总结（科学思维）、多情境探究分析（科学探究），深化运动和相互作用观念。助力学生提升科学推理能力，教师可借助分层练习实现差异化教学，提高课堂效率。

“专题：瞬时性问题” 开始 菜单 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 1.弹簧动态状态、过程分析: 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 O A B C G F G F G G G G F G F 关键点状态分析： 分段过程分析： 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 　(多选)(2023·云南红河高一期末)如图所示,一轻弹簧竖直固定在水平面上。一小球从某高处自由落下,从小球接触弹簧到运动至最低点过程中,下列关于小球的说法正确的是 A.速度先增大后减小 B.加速度一直减小 C.所受弹力一直增大 D.在最低点时受力平衡 例 √ √ 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 　(2023·南充市高一期末)如图所示，质量为m的滑块在水平面上撞向弹簧，当滑块将弹簧压缩了x0时速度减小为0，然后弹簧又将滑块向右推开。已知弹簧的劲度系数为k，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，整个过程弹簧未超过弹性限度，下列说法正确的是 A.滑块向左运动过程中，加速度先减小后增大 B.滑块与弹簧接触过程中，最大加速度为 C.滑块向右运动过程中，加速度先向左，再向右 D.滑块向右运动过程中，当滑块离开弹簧时，滑块的速度最大 例1 √ 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 　(多选)已知雨滴下落过程中受到的空气阻力与雨滴下落速度的平方成正比，用公式表示为f＝kv2。假设雨滴从足够高处由静止竖直落下，且下落过程中质量不变，则关于雨滴在空中的受力和运动情况，下列说法正确的是 A.雨滴受到的阻力逐渐变小直至为零 B.雨滴受到的阻力逐渐变大直至不变 C.雨滴受到的合力逐渐变小直至为零，速度逐渐变小直至为零 D.雨滴受到的合力逐渐变小直至为零，速度逐渐变大直至不变 例2 √ √ 2.物体下落过程，考虑空气阻力: 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 2.物体下落过程，考虑空气阻力: 拓展　定性画出雨滴下落过程的v-t图像。 环节一：变力作用下的加速度和速度分析 总结归纳： 1.变力作用下的加速度分析 由牛顿第二定律F＝ma可知，加速度a与合力F具有瞬时对应关系，对于同一物体，合力增大，加速度增大，合力减小，加速度减小；合力方向变化，加速度方向也随之变化。 2.变力作用下物体速度的分析 速度与合力(加速度)方向相同，物体做加速运动，速度变大；速度与合力(加速度)方向相反，物体做减速运动，速度变小。 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 观察与思考 现象：将一个弹簧圈垂直拉伸后，松开手可以捕捉到画面，看到弹簧圈的下端一直静止悬浮，直到全部弹簧收缩到一起，才开始向下做自由落体运动 问题：弹簧圈在下落的过程中，底端为什么能保持悬浮不动呢？ 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析1： 两个质量均为的钩码A、B通过轻弹簧连接，再用细线悬挂于天花板上，整个系统保持静止。现将细线剪断，那么剪断的瞬间，A、B两钩码的加速度各为多少？ 实验现象：细线剪断后的很短时间内，A、B钩码是否发生运动？ 问题1：细线剪断前，系统保持静止，A、B钩码受力情况？ 问题2：细线剪断的瞬间，A、B钩码受力情况？ 问题3：细线剪断的瞬间，A、B钩码加速度分别为多少？ A B ✘ 弹簧的弹力瞬间不变，即 对受力分析可得： 对受力分析可得： 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析2： 两个质量均为的钩码A、B通过轻绳连接，再用细线悬挂于天花板上，整个系统保持静止。现将细线剪断，那么剪断的瞬间，A、B两钩码的加速度各为多少？ A B ✘ 实验现象：细线剪断后的很短时间内，A、B钩码是否发生运动？A、B钩码之间轻绳的状态如何？ 问题1：细线剪断前，系统保持静止，A、B受轻绳 上的拉力分别为多大？ 问题2：细线剪断后的很短时间内A、B之间轻绳上的拉力为多大？此瞬间A、B加速度各为多少？ 剪断上面的绳后，两球整体一起做自由落体运动， 对受力分析， 解得： 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 ①轻弹簧模型（轻弹簧、橡皮绳、弹性绳等） 明显弹性形变产生的弹力，在两端连接有物体时，形变恢复需较长时间，而弹簧的长度不会发生突变，所以在瞬时问题中（撤去其他力的时候），其弹力的大小认为是不变的，即弹簧的弹力不突变。 ②刚性绳模型（细钢丝、细线、轻杆、接触面等） 微小形变产生的弹力，剪断或脱离后，其形变可瞬时产生或消失（不需要时间恢复形变），在瞬时问题中，弹力可以立即消失或改变，其弹力发生突变。 两种基本模型： 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 两种基本模型：小技巧 ③弹性绳、弹簧、橡皮筋"迟钝"，瞬间弹力不变 ①剪断时："一剪没"，剪哪哪没（突变为0) ②不剪断时：非弹性绳、杆"聪明"，要多少给多少（任意突变） 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 解决瞬时加速度问题的基本思路： 1.分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，明确各力大小。 2.分析当状态变化时(烧断细线、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(被剪断的绳中的弹力、发生在被撤去物体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外力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度。 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析3： 如图所示，质量相等的A、B小球，用一细线相连，并用一轻弹簧挂在天花板上。若将A、B间的细线剪断，在剪断瞬间： A球的加速度大小为 ，方向 ； B球的加速度大小为 ，方向 ； g 竖直向下 竖直向上 g 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析4： 如图所示，质量相等的A、B小球，用一细线相连，并用一轻弹簧挂在天花板上。若将A、B间的剪断弹簧上端，在剪断瞬间： A球的加速度为 ； B球的加速度为 ； 0 0 　(2024·德阳市高一期末)如图所示，物体a、b用一根不可伸长的轻细绳相连，再用一根轻弹簧将a和天花板相连，已知物体a、b的质量相等，重力加速度为g。当在P点剪断绳子的瞬间，下列说法正确的是 A.物体a的加速度大小为零 B.物体a的加速度大小小于g C.物体b的加速度大小为零 D.物体b的加速度与物体a的加速度大小相等 例3 √ 　如图所示，质量为m的小球被水平细绳AO和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态，现将绳AO烧断，在烧断绳AO的瞬间，下列说法正确的是(重力加速度为g) A.弹簧的拉力F＝ B.弹簧的拉力F＝mgsin θ C.小球的加速度为零 D.小球的加速度a＝gsin θ 针对训练 √ 　(多选)(2023·内江市高一期末)如图所示，A、B两球质量相等，光滑固定斜面的倾角为θ，图甲中A、B两球通过轻质弹簧相连，图乙中A、B两球通过轻质直杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，重力加速度为g。则在突然撤去挡板的瞬间 A.图甲中两小球的加速度大小均为gsin θ B.图甲中A球的加速度为0，B球的加速度大 　小是2gsin θ C.图乙中两小球的加速度大小均为gsin θ D.图乙中A球的加速度为0，B球的加速度大小是2gsin θ 例4 √ √ 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 穿越到刚刚上课时…… 问题：弹簧圈在下落的过程中，底端为什么能保持悬浮不动呢？ 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析5： 如图小球C质量均为，原来均静止，现如果从图中绳处剪断，则在剪断瞬间： ①间绳子的拉力？ ② 的瞬时加速度的大小和方向？ ①对整体分析：，所以，绳子拉力。 ②弹簧的弹力瞬间不变 对分析： 解得 ✘ 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析6： 如图小球质量均为m，原来均静止，现如果从图中绳处剪断，则在剪断瞬间： ①间绳子的拉力？ ②的瞬时加速度的大小和方向？ 弹簧的弹力瞬间不变，所以球加速度 对分析： 解得 对分析：， 解得绳子拉力 ✘ 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析7： ✘ ✘ 如图所示，现将线或剪断，求剪断瞬间物体的加速度。 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析8： ✘ 如图所示，现将线或剪断， 求剪断瞬间物体的加速度。 ✘ ✘ 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 探究分析9： ① 竖直轻弹簧一端固定在地面，一端连接质量为的物块，处于静止状态，现把质量也为的物块轻放在上端，求A瞬间受到的支持力？ ② 竖直轻杆一端固定在地面，一端连接质量为的物块，处于静止状态，现把质量也为的物块轻放在上端，求瞬间受到的支持力？ ① 先对分析：未放上时，弹簧的弹力； 放上A的瞬间弹簧弹力不变。 再对整体分析：；解得。 最后对分析：；解得。 ② 把放到上，杆弹力瞬间改变，立即平衡，支持力 环节二：牛顿第二定律的瞬时性问题 解决瞬时加速度问题的基本思路：（再次回顾） 1.分析原状态(给定状态)下物体的受力情况，明确各力大小。 2.分析当状态变化时(烧断细线、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(被剪断的绳中的弹力、发生在被撤去物体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外力，利用牛顿第二定律，求出瞬时加速度。 注意事项：不管是轻绳还是轻弹簧只要被剪断，弹力便突变成为0，关注未被剪断的绳与弹簧。 专题强化练 1.在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中，弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是 ①物块接触弹簧后即做减速运动 ②物块接触弹簧后先加速后减速 ③当弹簧处于压缩量最大时，物块的加速度不等于零 ④当物块的速度为零时，它的合力不为零 A.①②③ B.②③④ 　　C.①③④ 　　　D.①②④ 基础强化练 √ 2.(2024·乐山市高一期末)如图所示，A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动，两球质量mB＝mA，两球间是一个轻质弹簧，如果突然剪断细线，则在剪断细线瞬间(g为重力加速度) A.A球加速度为g，B球加速度为0 B.A球加速度为0，B球加速度为g C.A球加速度为2g，B球加速度为0 D.A球加速度为0，B球加速度为2g √ 3.(2024·南充市高一期末)如图所示，细绳拴着一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平轻质弹簧支撑，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，已知重力加速度为g，cos 53°＝0.6，sin 53°＝0.8，那么剪断绳子瞬间，小球的加速度大小为 A.g B.g C.g D.g √ 4.(2024·南充市高一阶段练习)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，如图所示，a点是弹性绳的原长位置，b点是人静止悬吊着时的平衡位置，c点是人能到达的最低点，则人在从P点下落到最低点c的过程中 A.当人运动到a点时，速度达到最大 B.人到达c点时，它的速度为零，加速度也为零 C.人在Pb段运动时，其速度一直在增大 D.人在bc段做匀减速直线运动 √ 5.(多选)(2024·绵阳市高一开学考试)如图所示，A、B两球质量均为m，C球质量为2m，轻质弹簧一端固定在倾角为θ的光滑斜面顶端，另一端与A球相连，A、B间固定一轻杆，B、C间由一轻质细线连接。斜面固定在水平地面上，弹簧、轻杆与细线均平行于斜面，初始时系统处于静止状态，重力加速度为g。某时刻剪断细线，细线被剪断的瞬间，下列说法正确的是 A.A球的加速度为0 B.B球加速度沿斜面向上，大小为gsin θ C.C球的加速度沿斜面向下，大小为g D.轻杆对B的拉力大小为2mgsin θ √ √ 6.(多选)(2024·成都市高一期末)如图所示，轻质弹簧下端固定在倾角为θ的粗糙斜面底端的挡板上，自然放置时上端在b处。小物块从斜面上的a点由静止释放，压缩弹簧，最低能够到达c处，然后小物块被反弹沿斜面上升到达最高点在a的下方，弹簧始终在弹性限度内，则以下说法中正确的是 A.小物块从a到c的过程中，在b点速度最大 B.小物块在c点的速度为零，加速度也为零 C.小物块从b到c的过程中，加速度先减小后增大 D.小物块从b到c和从c到b的过程中出现最大速度位置不相同 √ 能力综合练 √ 7.(2024·绵阳市高一期末)如图所示，质量分别为3m和2m的P、Q按如图的方式用轻弹簧和轻绳连接，当系统静止时轻绳的拉力大小为4mg，轻弹簧的伸长量为x，重力加速度为g。则下列说法正确的是 A.弹簧的劲度系数为 B.撤去挡板瞬间，Q的加速度为 C.撤去挡板瞬间，P的加速度为g D.剪断绳子瞬间，P的加速度为g √ 8.(2024·眉山市高一期末)如图，在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量为m＝1 kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°的不可伸长的轻绳一端相连，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳瞬间(g取10 m/s2)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是 A.小球将向右运动，且a为10 m/s2 B.小球将向左运动，且a为8 m/s2 C.小球受力个数减少 D.若剪断的是弹簧，则剪断瞬间小球加速度的大小a为10 m/s2 √ 9.如图所示，细绳1挂着匣子C，匣内又用绳2挂着A球，在A的下方又用轻弹簧挂着B球。已知A、B、C的质量均为m，原来都处于静止状态，重力加速度为g。在细绳1被烧断后的瞬间，以下说法正确的是 A.A、B、C的加速度大小都为g B.C的加速度大小为3g C.A的加速度大小为2g D.细绳2上的拉力大小为0.5mg √ 尖子生选练 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $