3.动力学中两类基本问题:
①已知受力情况求运动情况?
②已知物体的运动情况求受力情况?
2.求瞬时加速度:
应注意两种不同的物理模型.
①刚性绳(不可伸长)或接触面:这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,其中弹力立即消失或仍接触但可以突变,不需要恢复、改变形变的时间.
②弹簧或橡皮绳:这些物体的形变量大,形变改变、恢复需要较长时间,故在瞬时问题中,其弹力的大小往往可以看成是不变的.
1.牛顿第二定律的理解:
①瞬时性:牛顿第二定律反映了力的瞬时作用效果的规律,力是产生加速度的原因,故加速度与力同时存在、同时变化、同时消失.
②矢量性:牛顿第二定律是一个矢量方程,加速度与合外力方向相同,故合外力方向就是加速度方向;反过来也有,加速度方向就是合外力方向.
③独立性:也叫做力的独立作用原理,当物体受几个力的作用时,每一个力分别产生的加速度只与此力有关,与其它力无关,这些加速度的矢量和即物体运动的加速度.
6.(★★★★★)如图9-13所示,A 、B 、C三物块质量均为m ,置于光滑水平台面上。B 、C间夹有原已完全压紧不能再压缩的弹簧,两物块用细绳相连,使弹簧不能伸展。物块A以初速度v0沿B 、C连线方向向B运动,相碰后,A与B 、C粘合在一起,然后连接B 、C的细绳因受扰动而突然断开,弹簧伸展,从而使C与A 、B分离,脱离弹簧后C的速度为v0 。
(1)求弹簧所释放的势能ΔE 。
(2)若更换B 、C间的弹簧,当物块A以初速v向B运动,物块C在脱离弹簧后的速度为2v0 ,则弹簧所释放的势能ΔE′是多少?
(3)若情况(2)中的弹簧与情况(1)中的弹簧相同,为使物块C在脱离弹簧后的速度仍为2v0 ,A的初速度v应为多大?
5.(★★★★)(2001年上海)如图9-12(A)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,与竖直方向夹角为θ ,l2水平拉直,物体处于平衡状态。现将l2线剪断,求剪断瞬时物体的加速度。
(1)下面是某同学对该题的一种解法:
解:设l1线上拉力为T1,l2线上拉力为T2,重力为mg,物体在三力作用下保持平衡:
T1cosθ = mg ,T1sinθ = T2 ,T2 = mgtanθ
剪断线的瞬间,T2突然消失,物体即在T2反方向获得加速度。因为mgtanθ = ma ,所以:
加速度a = gtanθ ,方向在T2反方向。
你认为这个结果正确吗?请对该解法作出评价并说明理由。
(2)若将图A中的细线l1改为长度相同、质量不计的轻弹簧,如图9-12(B)所示,其他条件不变,求解的步骤与(1)完全相同,即a = gtanθ ,你认为这个结果正确吗?请说明理由。
4.(★★★★)如图9-11所示,轻质弹簧原长L ,竖直固定在地面上,质量为m的小球从距地面H高处由静止开始下落,正好落在弹簧上,使弹簧的最大压缩量为x ,在下落过程中,空气阻力恒为f ,则弹簧在最短时具有的弹性势能为Ep=________。
3.(★★★)如图9-10所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中:
A、动量守恒,机械能守恒
B、动量不守恒,机械能不守恒
C、动量守恒,机械能不守恒
D、动量不守恒,机械能守恒
2.(★★★★)(2000年春)一轻质弹簧,上端悬挂于天花板,下端系一质量为M的平板,处在平衡状态。一质量为m的均匀环套在弹簧外,与平板的距离为h ,如图9-9所示。让环自由下落,撞击平板。已知碰后环与板以相同的速度向下运动,使弹簧伸长。
A、若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与板的总动量守恒
B、若碰撞时间极短,则碰撞过程中环与板的总机械能守恒
C、环撞击板后,板的新的平衡位置与h的大小无关
D、在碰后板和环一起下落的过程中,它们减少的动能等于克服弹簧力所做的功
1.(★★★)如图9-8所示,小球在竖直力F作用下将竖直弹簧压缩,若将力F撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度变为零为止,在小球上升的过程中:
A、小球的动能先增大后减小
B、小球在离开弹簧时动能最大
C、小球的动能最大时弹性势能为零
D、小球的动能减为零时,重力势能最大
图9-8 图9-9
3.在求弹簧的弹力做功时,因该变力为线性变化,可以先求平均力,再用功的定义进行计算,也可据动能定理和功能关系:能量转化和守恒定律求解。同时要注意弹力做功的特点:Wk=-(k-k),弹力的功等于弹性势能增量的负值。弹性势能的公式Ep=kx2 ,高考不作定量要求,可作定性讨论。因此,在求弹力的功或弹性势能的改变时,一般以能量的转化与守恒的角度来求解。
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