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4.3 課時2 瞬時加速度及圖像問題 課件(共17張PPT) 2024-2025學(xué)年高一物理粵教版(2019)必修第一冊

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4.3 課時2 瞬時加速度及圖像問題 課件(共17張PPT) 2024-2025學(xué)年高一物理粵教版(2019)必修第一冊

資源簡介

(共17張PPT)
4.3 課時2 瞬時加速度及圖像問題
physics
一、瞬時加速度(突變)問題
1.兩種模型的特點
(1) 輕繩、輕桿、接觸面模型:
微小形變,形變恢復(fù)幾乎不需要時間,彈力可以突變.
(輕繩、輕桿兩端和垂直接觸面方向加速度大小相等)
(2) 輕彈簧、輕橡皮繩模型:
形變量大,形變恢復(fù)需要較長時間,彈力不能突變
(輕彈簧、輕橡皮繩兩端加速度大小不一定相等)
2.解決此類問題的基本思路
(1) 分析突變前受力
(2) 分析哪些力能突變
分析突變后受力
兩種模型
加速度與合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系,二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失,當物體所受合外力發(fā)生突變時,加速度也隨著發(fā)生突變,而物體運動的速度不能發(fā)生突變.
【例題】如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的A和B兩球用輕彈簧連接,A球用細線懸掛起來,兩球均處于靜止狀態(tài),如果將懸掛A球的細線剪斷,此時A和B兩球的瞬時加速度aA、aB的大小分別是(  )
A.aA=0,aB=0 B.aA=g,aB=g
C.aA=3g,aB=g D.aA=3g,aB=0
D
解析:
分析B球原來受力如圖甲所示,F(xiàn)′=2mg
剪斷細線后彈簧形變不會瞬間恢復(fù),故B球受力不變,aB=0.分析A球原來受力如圖所示,
FT=F+mg,F(xiàn)′=F,故FT=3mg.
剪斷細線,F(xiàn)T變?yōu)?,F(xiàn)大小不變,A球受力如圖丙所示,由牛頓第二定律得:F+mg=maA,解得aA=3g.故本題選D.
【例題】如圖甲所示,一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為l1、l2的兩根細線上,l1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為θ,l2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài),現(xiàn)將l2線剪斷.
(1)求剪斷l(xiāng)2瞬間物體的加速度;
(2)若將上圖中的細線l1改變?yōu)殚L度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧,如圖乙所示,其他條件不變,現(xiàn)將l2剪斷,求剪斷瞬間物體的加速度.
解析:
(1)由于l1是細線,其物理模型是不可拉伸的剛性繩,當線上的張力變化時,細線的長度形變量忽略不計,因此當剪斷l(xiāng)2的瞬間,l2上的張力突然消失,l1線上的張力發(fā)生突變,這時物體受力如下左圖所示,
FT1=mgcos θ,mgsin θ=ma,解得a=gsin θ.
(2)因l2被剪斷的瞬間,彈簧l1上的彈力FT1未發(fā)生變化,所以物體所受的合力與FT2等大反向,如下右圖所示,由牛頓第二定律,在水平方向有:
mgtan θ=ma,解得a=gtan θ.
解題方法:
①搞清各物體初始狀態(tài)對地的運動和物體間的相對運動,確定物體間的摩擦力方向;
②分別隔離兩物體進行受力分析,準確求出各物體在各個運動過程中的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變);
③找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口.求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個過程的紐帶,即每一個過程的末速度是下一個過程的初速度。
二、動力學(xué)圖像問題
1、常見的圖像形式
在動力學(xué)與運動學(xué)問題中,常見、常用的圖像是位移圖像(x-t圖像)、速度圖像(v-t圖像)和力的圖像(F-t圖像)等,這些圖像反映的是物體的運動規(guī)律、受力規(guī)律,而絕非代表物體的運動軌跡.
(2)特別注意圖像中的點、線段、斜率、截距、交點、拐點、面積等方面了解圖像給出的信息,再利用共點力平衡、牛頓運動定律及運動學(xué)公式解題.
2、解決圖像綜合問題的關(guān)鍵
(1)把圖像與具體的題意、情境結(jié)合起來,明確圖像的物理意義,明確圖像所反映的物理過程.
【例題】一質(zhì)量為m=1 kg的物體在水平恒力F作用下沿直線水平運動,1 s末撤去恒力F,其v-t圖像如圖所示,則恒力F和物體所受阻力Ff的大小是(  )
A.F=9 N,F(xiàn)f=2 N B.F=8 N,F(xiàn)f=3 N
C.F=8 N,F(xiàn)f=2 N D.F=9 N,F(xiàn)f=3 N
D
解析:由v-t圖像可知,0~1 s內(nèi),物體做勻加速直線運動,共加速度大小為a1= = m/s2=6 m/s2;1~3 s內(nèi),物體做勻減速直線運動,其加速度的大小為a2= m/s2=3 m/s2.根據(jù)牛頓第二定律,0~1 s有F-Ff=ma1,1~3 s有Ff=ma2,解得F=9 N,F(xiàn)f=3 N.故D正確,A、B、C錯誤.
【例題】粗糙的水平地面上一物體在水平拉力作用下做直線運動,水平拉力F及運動速度v隨時間變化的圖像如圖甲、乙所示.取重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)前2 s內(nèi)物體運動的加速度和位移大小;
(2)物體的質(zhì)量m和物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ.
解析:
(1)由v-t圖像可知,前2 s內(nèi)物體運動的加速度為
a== m/s2=2 m/s2
前2 s內(nèi)物體運動的位移為x= at2= ×2×22 m=4 m.
(2)物體受力如圖所示.對于前2 s,由牛頓第二定律得F1-Ff=ma,其中Ff=μmg
2 s后物體做勻速直線運動,由二力平衡條件得F2=Ff
由F t圖像知F1=15 N,F(xiàn)2=5 N
代入數(shù)據(jù)解得m=5 kg,μ=0.1.
1.如圖所示,輕彈簧上端與一質(zhì)量為m1的木塊1相連,下端與另一質(zhì)量為m2的木塊2相連,整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止狀態(tài).現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2,重力加速度大小為g.則有(  )
A.a1=g,a2=g B.a1=0,a2=g
C.a1=0,a2=g D.a1=g,a2= g
C
2.(多選)如圖甲所示,一輕彈簧下端固定在水平面上,上端放置一小物體(不粘連),小物體處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)對小物體施一豎直向上的拉力F,使小物體向上做勻加速直線運動,拉力F與物體位移x的關(guān)系如圖乙所示,a、b、c均為已知量,重力加速度為g,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。則下列結(jié)論正確的是(   )
A.物體與彈簧分離時,彈簧處于原長
B.小物體質(zhì)量為m=
C.物體的加速度大小為g
D.物體從開始運動到離開彈簧的過程經(jīng)過的時間為
ABD

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