2018-2019高中物理 第四章 力與運(yùn)動(dòng) 微型專題 瞬時(shí)加速度問(wèn)題和動(dòng)力學(xué)圖象問(wèn)題學(xué)案 粵教版必修1.doc
《2018-2019高中物理 第四章 力與運(yùn)動(dòng) 微型專題 瞬時(shí)加速度問(wèn)題和動(dòng)力學(xué)圖象問(wèn)題學(xué)案 粵教版必修1.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第四章 力與運(yùn)動(dòng) 微型專題 瞬時(shí)加速度問(wèn)題和動(dòng)力學(xué)圖象問(wèn)題學(xué)案 粵教版必修1.doc(10頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
微型專題 瞬時(shí)加速度問(wèn)題和動(dòng)力學(xué)圖象問(wèn)題 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.會(huì)分析物體受力的瞬時(shí)變化,會(huì)求瞬時(shí)加速度.2.會(huì)分析物體受力隨時(shí)間的變化圖象和速度隨時(shí)間的變化圖象,會(huì)結(jié)合圖象解答動(dòng)力學(xué)問(wèn)題. 一、瞬時(shí)加速度問(wèn)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(lèi)問(wèn)題時(shí),要注意兩類(lèi)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(zhǎng)時(shí)間,在瞬時(shí)問(wèn)題中,其彈力的大小往往可以看成是不變的. 例1 如圖1所示,質(zhì)量為m的小球被水平繩AO和與豎直方向成θ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(shuō)法正確的是( ) 圖1 A.彈簧的拉力F= B.彈簧的拉力F=mgsin θ C.小球的加速度為零 D.小球的加速度a=gsin θ 答案 A 解析 燒斷AO之前,小球受3個(gè)力,受力分析如圖所示,燒斷繩的瞬間,繩的張力沒(méi)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 θ,則小球的加速度a=gtan θ,C、D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】瞬時(shí)加速度問(wèn)題 【題點(diǎn)】瞬時(shí)加速度問(wèn)題 1.加速度和力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,即同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失,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. 2.分析瞬時(shí)變化問(wèn)題的一般思路: (1)分析瞬時(shí)變化前物體的受力情況,求出每個(gè)力的大小. (2)分析瞬時(shí)變化后每個(gè)力的變化情況. (3)由每個(gè)力的變化確定變化后瞬間的合力,由牛頓第二定律求瞬時(shí)加速度. 針對(duì)訓(xùn)練1 如圖2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(xì)線懸掛起來(lái),兩球均處于靜止?fàn)顟B(tài),如果將懸掛A球的細(xì)線剪斷,此時(shí)A和B兩球的瞬時(shí)加速度aA、aB的大小分別是( ) 圖2 A.aA=0,aB=0 B.aA=g,aB=g C.aA=3g,aB=g D.aA=3g,aB=0 答案 D 解析 分析B球原來(lái)受力如圖甲所示,F(xiàn)′=2mg 剪斷細(xì)線后彈簧形變不會(huì)瞬間改變,故B球受力不變,aB=0. 分析A球原來(lái)受力如圖乙所示, FT=F+mg,F(xiàn)′=F,故FT=3mg. 剪斷細(xì)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. 【考點(diǎn)】瞬時(shí)加速度問(wèn)題 【題點(diǎn)】瞬時(shí)加速度問(wèn)題 二、動(dòng)力學(xué)的圖象問(wèn)題 1.常見(jiàn)的圖象形式 在動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題中,常見(jiàn)、常用的圖象是位移圖象(s-t圖象)、速度圖象(v-t圖象)和力的圖象(F-t圖象)等,這些圖象反映的是物體的運(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.圖象問(wèn)題的分析方法 遇到帶有物理圖象的問(wèn)題時(shí),要認(rèn)真分析圖象,先從它的物理意義、點(diǎn)、線段、斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積等方面了解圖象給出的信息,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 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3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g=10 m/s2.由這兩個(gè)圖象可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ分別為( ) 甲 乙 圖3 A.0.5 kg,0.4 B.1.5 kg, C.0.5 kg,0.2 D.1 kg,0.2 答案 A 解析 由題圖可得,物塊在2~4 s內(nèi)所受推力F=3 N,物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),a== m/s2=2 m/s2,F(xiàn)-f=ma 物塊在4~6 s所受推力F′=2 N,物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng), 則F′=f,F(xiàn)′=μmg 解得m=0.5 kg,μ=0.4,故A選項(xiàng)正確. 【考點(diǎn)】用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決圖象問(wèn)題 【題點(diǎn)】用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決圖象問(wèn)題 解決圖象綜合問(wèn)題的關(guān)鍵 1.把圖象與具體的題意、情景結(jié)合起來(lái),明確圖象的物理意義,明確圖象所反映的物理過(guò)程. 2.特別注意圖象中的一些特殊點(diǎn),如圖線與橫、縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn),圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn),兩圖線的交點(diǎn)等所表示的物理意義. 針對(duì)訓(xùn)練2 如圖4甲所示,質(zhì)量為m=2 kg的物體在水平面上向右做直線運(yùn)動(dòng).過(guò)a點(diǎn)時(shí)給物體作用一個(gè)水平向左的恒力F并開(kāi)始計(jì)時(shí),選水平向右為速度的正方向,通過(guò)速度傳感器測(cè)出物體的瞬時(shí)速度,所得v-t圖象如圖乙所示.取重力加速度g=10 m/s2.求: 圖4 (1)力F的大小和物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (2)10 s末物體離a點(diǎn)的距離. 答案 (1)3 N 0.05 (2)在a點(diǎn)左邊2 m處 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v-t圖象得a1=2 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律,有F+μmg=ma1 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v-t圖象得a2=1 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律,有F-μmg=ma2, 聯(lián)立解得F=3 N,μ=0.05. (2)設(shè)10 s末物體離a點(diǎn)的距離為d,d應(yīng)為v-t圖象與橫軸所圍的面積,則 d=48 m-66 m=-2 m,負(fù)號(hào)表示物體在a點(diǎn)左邊. 1.(瞬時(shí)加速度問(wèn)題)如圖5所示,在光滑的水平面上,質(zhì)量分別為m1和m2的木塊A和B之間用水平輕彈簧相連,在拉力F作用下,以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻突然撤去拉力F,此瞬間A和B的加速度為a1和a2,則( ) 圖5 A.a1=a2=0 B.a1=a,a2=0 C.a1=a,a2=a D.a1=a,a2=-a 答案 D 解析 兩木塊在光滑的水平面上一起以加速度a向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧的彈力F彈=m1a,在力F撤去的瞬間,彈簧的彈力來(lái)不及改變,大小仍為m1a,因此對(duì)A來(lái)講,加速度此時(shí)仍為a,對(duì)B:取向右為正方向,-m1a=m2a2,a2=-a,所以D正確. 2.(瞬時(shí)加速度問(wèn)題)如圖6所示,a、b兩小球懸掛在天花板上,兩球用細(xì)線連接,上面是一輕質(zhì)彈簧,a、b兩球的質(zhì)量分別為m和2m,在細(xì)線燒斷瞬間,a、b兩球的加速度為(取向下為正方向)( ) 圖6 A.0,g B.-g,g C.-2g,g D.2g,0 答案 C 解析 在細(xì)線燒斷之前,a、b可看成一個(gè)整體,由二力平衡知,彈簧彈力等于整體重力,故彈力向上且大小為3mg.當(dāng)細(xì)線燒斷瞬間,彈簧的形變量不變,故彈力不變,故a受重力mg和方向向上且大小為3mg的彈力,取向下為正方向,則a的加速度a1==-2g,方向向上.對(duì)b而言,細(xì)線燒斷后只受重力作用,則b的加速度為a2=g,方向向下.故C正確. 【考點(diǎn)】瞬時(shí)加速度問(wèn)題 【題點(diǎn)】瞬時(shí)加速度問(wèn)題 3.(動(dòng)力學(xué)的圖象問(wèn)題)如圖7甲所示,在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室里,一根足夠長(zhǎng)的固定的均勻直細(xì)桿與水平方向成θ=37角,質(zhì)量m=1 kg的小球穿在細(xì)桿上且靜止于細(xì)桿底端O處,開(kāi)啟送風(fēng)裝置,有水平向右的恒定風(fēng)力F作用于小球上,在t1=2 s時(shí)刻風(fēng)停止.小球沿細(xì)桿運(yùn)動(dòng)的部分v-t圖象如圖乙所示,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,忽略浮力.求: 圖7 (1)小球在0~2 s內(nèi)的加速度a1和2~5 s內(nèi)的加速度a2; (2)小球與細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ和水平風(fēng)力F的大小. 答案 (1)15 m/s2,方向沿桿向上 10 m/s2,方向沿桿向下 (2)0.5 50 N 解析 (1)取沿細(xì)桿向上的方向?yàn)檎较?,由題圖乙可知: 在0~2 s內(nèi),a1==15 m/s2(方向沿桿向上) 在2~5 s內(nèi),a2==-10 m/s2(“-”表示方向沿桿向下). (2)有風(fēng)力F時(shí)的上升過(guò)程,受力情況如圖甲所示 由牛頓第二定律,有 Fcos θ-μ(mgcos θ+Fsin θ)-mgsin θ=ma1 停風(fēng)后的上升階段,受力情況如圖乙所示 由牛頓第二定律,有-μmgcos θ-mgsin θ=ma2 聯(lián)立以上各式解得μ=0.5,F(xiàn)=50 N. 一、選擇題 考點(diǎn)一 瞬時(shí)加速度問(wèn)題 1.如圖1所示,A、B兩木塊間連一輕彈簧,A、B質(zhì)量相等,一起靜止地放在一塊光滑木板上,若將此木板突然抽去,在此瞬間,A、B兩木塊的加速度分別是( ) 圖1 A.aA=0,aB=2g B.aA=g,aB=g C.aA=0,aB=0 D.aA=g,aB=2g 答案 A 解析 抽出板后,A的受力情況未變,故A的加速度為0,木板對(duì)B的支持力消失,B受到彈簧向下的壓力FN=mg和B木塊自身的重力,故aB===2g. 2.如圖2所示,質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住,并用傾角為30的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度大小為( ) 圖2 A.0 B.g C.g D.g 答案 B 解析 撤去木板后,小球受到的重力和彈簧的拉力不變,則由牛頓第二定律得:=ma, a==g. 3.如圖3所示,質(zhì)量相等的A、B兩小球分別連在彈簧兩端,B端用細(xì)線固定在傾角為30光滑斜面上,若不計(jì)彈簧質(zhì)量,在線被剪斷瞬間,A、B兩球的加速度分別為( ) 圖3 A.都等于 B.0和 C.g和0 D.0和g 答案 D 解析 剪斷細(xì)線的瞬間,A球的受力情況不變,故aA=0, B球受到的重力和彈簧的拉力不變,故aB===g,選項(xiàng)D正確. 考點(diǎn)二 動(dòng)力學(xué)的圖象問(wèn)題 4.質(zhì)量為0.8 kg的物體在一水平面上運(yùn)動(dòng),如圖4所示,a、b分別表示物體不受拉力作用和受到水平拉力作用時(shí)的v-t圖線,則拉力和摩擦力之比為( ) 圖4 A.9∶8 B.3∶2 C.2∶1 D.4∶3 答案 B 解析 由題圖可知,圖線a表示的為僅受摩擦力時(shí)的運(yùn)動(dòng)圖線,加速度大小a1=1.5 m/s2;圖線b表示的為受水平拉力和摩擦力的運(yùn)動(dòng)圖線,加速度大小a2=0.75 m/s2;由牛頓第二定律得ma1=f,ma2=F-f,解得=,B正確. 【考點(diǎn)】用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決圖象問(wèn)題 【題點(diǎn)】由v-t、s-t圖象求a、F 5.質(zhì)量為2 kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間后撤去F,其運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖5所示.取g=10 m/s2,則物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ和水平推力F的大小分別為( ) 圖5 A.0.2,6 N B.0.1,6 N C.0.2,8 N D.0.1,8 N 答案 A 解析 在6~10 s內(nèi)物體水平方向只受滑動(dòng)摩擦力作用,加速度a=-μg,v-t圖象的斜率表示加速度,a= m/s2=-2 m/s2,解得μ=0.2.在0~6 s內(nèi),F(xiàn)-μmg=ma′,而a′= m/s2=1 m/s2,解得F=6 N,選項(xiàng)A正確. 【考點(diǎn)】用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決圖象問(wèn)題 【題點(diǎn)】由v-t、s-t圖象求a、F 6. (多選)將物體豎直向上拋出,假設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力大小不變,其速度—時(shí)間圖象如圖6所示,則( ) 圖6 A.上升、下降過(guò)程中加速度大小之比為11∶9 B.上升、下降過(guò)程中加速度大小之比為10∶1 C.物體所受的重力和空氣阻力之比為9∶1 D.物體所受的重力和空氣阻力之比為10∶1 答案 AD 解析 上升、下降過(guò)程中加速度大小分別為:a上=11 m/s2,a下=9 m/s2,由牛頓第二定律得:mg+F阻=ma上,mg-F阻=ma下,聯(lián)立解得mg∶F阻=10∶1,A、D正確. 【考點(diǎn)】用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決圖象問(wèn)題 【題點(diǎn)】由v-t、s-t圖象求a、F 二、非選擇題 7.(動(dòng)力學(xué)圖象問(wèn)題)如圖7甲所示,傾角為θ=37的足夠長(zhǎng)斜面上,質(zhì)量m=1 kg的小物體在沿斜面向上的拉力F=14 N作用下,由斜面底端從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),2 s后撤去F,前2 s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示.求:(取g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8) 圖7 (1)小物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)撤去力F后1.8 s時(shí)間內(nèi)小物體的位移. 答案 (1)0.5 (2)2.2 m,沿斜面向上 解析 (1)由題圖乙可知,0~2 s內(nèi)物體的加速度a1==4 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律,F(xiàn)-mgsin θ-f=ma1, FN=mgcos θ,而f=μFN 代入數(shù)據(jù)解得μ=0.5. (2)撤去F后,-mgsin θ-f=ma2,得a2=-10 m/s2, 設(shè)經(jīng)過(guò)t2時(shí)間減速到0,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式0=v1+a2t2, 解得t2=0.8 s 在0.8 s內(nèi)物體有向上運(yùn)動(dòng)的位移s2 0-v12=2a2s2,得s2=3.2 m 物體到最高點(diǎn)后向下運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度大小為a3,則 mgsin θ-f=ma3,解得a3=2 m/s2 再經(jīng)t3=1 s物體發(fā)生位移為s3,s3=a3t32=1 m 物體在撤去F后1.8 s內(nèi)的位移s=s2-s3 代入數(shù)據(jù)解得s=2.2 m,方向沿斜面向上.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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