时超重与失重瞬时问题学习教案.pptx

时超重与失重(shīzhòng)瞬时问题二、瞬时问题
研究某一时刻物体的和突变的关系称为力和运动(yùndòng)的瞬时问题,简称“瞬时问题”.“瞬时问题”常常伴随着这样一些标志性词语:“瞬时”、“突然”、“猛地”、“刚刚”等.热点聚焦
热点一对超重和失重的理解
1.物体处于超重状态还是(háishi)失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系,下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系.2.物体处于超重或失重时的运动情况
(1)超重时,物体向上加速或向下减速;
(2)失重时,物体向下加速或向上减速.
特别提示
1.物体超重或失重时,加速度方向不一定沿竖直方向,只要加速度有竖直向上的分量就是(jiùshì)超重,加速度有竖直向下的分量就是(jiùshì)失重.
2.物体超重或失重时,加速度的大小不一定是恒定的.热点二瞬时加速度的求解
分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度.此类问题应注意两种模型的建立.
1.中学物理中的“线”和“绳”是理想化模型,具有以下几个特性:
(1)轻:其质量和重力(zhònglì)均可视为等于零,且一根绳(或线)中各点的张力大小相等,其方向总是沿着绳子且背离受力物体的方向.(2)不可伸长:即无论绳子受力多大,绳子的长度不变,由此特点可知,绳子中的张力可以突变.
刚性杆、绳(线)或接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,若剪断(或脱离)后,其中弹力立即(lìjí)消失,不需要形变恢复时间,一般题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型来处理.
2.中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型,具有以下几个特性:
(1)轻:其质量和重力均可视为等于零,同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等.(2)弹簧(tánhuáng)既能承受拉力,也能承受压力;橡皮绳只能承受拉力,不能承受压力.
(3)由于弹簧(tánhuáng)和橡皮绳受力时,要恢复形变需要一段时间,所以弹簧(tánhuáng)和橡皮绳中的力不能突变.题型探究
题型1瞬时问题
如图1甲所示,一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上,L1的一端悬挂在天花板上,与竖直(shùzhí)方向夹角为θ,L2水平拉直,物体处于平衡状态.求解下列问题:

(1)现将线L2剪断,求剪断L2的瞬间物体的加速度.(2)若将图甲中的细线L1换成长度相同,质量不计的轻弹簧,如图乙所示,其他条件不变,求剪断L2的瞬间物体的加速度.
思路点拨求解此题应注意以下两点:
(1)其他力改变时,弹簧的弹力(tánlì)不能在瞬间发生突变.
(2)其他力改变时,细绳上的弹力(tánlì)可以在瞬间发生突变.
解析(1)当线L2被剪断的瞬间,因细线L2对球的弹力(tánlì)突然消失,而引起L1上的张力发生突变,使物体的受力情况改变,瞬时加速度沿垂直L1斜向下方,为a=gsinθ.(2)当线L2被剪断时,细线L2对球的弹力(tánlì)突然消失,而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程,不能突变),因而弹簧的弹力(tánlì)不变,它与重力的合力与细线L2对球的弹力(tánlì)是一对平衡力,等值反向,所以线L2剪断时的瞬时加速度为a=gtanθ,方向水平向右.
答案(1)a=gsinθ,垂直l1斜向下方
(2)a=gtanθ,水平向右变式练习1在动摩擦(mócā)因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m=1kg的小球,小球与水平轻弹簧及与
竖直方向成θ=45°角的
不可伸长的轻绳一端相连,
如图2所示.此时小球处于
静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零,当剪断轻绳的瞬间,取g=10m/s2.求:
(1)此时轻弹簧的弹力大小为多少？
(2)小球的加速度大小和方向？
(3)当剪断弹簧的瞬间小球的加速度为多少？解析(1)因此时水平面对小球的弹力为零,小球在绳没有断时受到绳的拉力T和弹簧的弹力F作用而处于平衡状态,依据平衡条件得
竖直方向有:Tcosθ=mg,水平方向有:Tsinθ=F
解得弹簧的弹力为:F=mgtanθ=10N
(2)剪断绳后小球在竖直方向仍平衡,水平面支持力平衡重力(zhònglì)N=mg
由牛顿第二定律得小球的加速度为
a==8m/s2,方向向左.
(3)当剪断弹簧的瞬间,小球立即受地面支持力和重力(zhònglì),且二力平衡,加速度为0.
答案(1)10N(2)8m/s2方向向左(3)0题型2超重与失重的理解与应用
如图3所示,一个盛水的容器底部有一小孔.静止时用手指堵住小孔
不让它漏水,假设容器在下
述几种运动(yùndòng)过程中始终保
持平动,且忽略空气阻力,则()
A.容器自由下落时,小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出,