第3章第3讲瞬时问题与动态分析超重﹒失重.ppt

1．瞬时问题 研究某一时刻物体的　受力　和　运动　突变的关系称为力和运动的瞬时问题，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”． 2．动态分析 (1)当物体所受的合力发生变化时，物体的加速度一定　发生变化　，物体的速度也要　变化　，分析物体的受力变化、加速度变化和速度变化的问题称为动态分析问题． (2)按顺序对题目给定的物理过程进行分析的方法称为程序法．动态分析问题要按程序法进行，应用程序法的关键是建立清晰的　运动图景　，找出不同过程的　转折点　，分段分析． 3．超重和失重 (1)实重：物体实际所受到的重力，它与物体的运动状态　无关　. 视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧秤的拉力或对台秤的压力将不再等于物体的　重力　，此时弹簧秤的示数或台秤的示数称为物体的视重． (2)超重、失重、完全失重 超重 失重 完全失重 定义 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)　大于　物体所受重力的现象 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)　小于　物体所受重力的现象 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)　等于零　的状态 产生 条件 物体有　向上　的加速度 物体有　向下　的加速度 a＝　g　，方向竖直向下 一、瞬时问题 问题：怎样理解“轻绳”、“轻杆”、“轻弹簧”等模型？ 解答：“轻”是指质量和重力可以忽略不计，同一根绳、弹簧两端及中间各点的弹力大小都相等． “绳”或“线”：只能受拉力，不能受压力；形变量很小，其弹力可以突变． “杆”或“棒”：可以受拉力，也可以受压力，还可能受力不沿杆的方向；形变量很小，弹力可以突变． “弹簧”：可以受拉力，也可以受压力，形变量较大，其弹力不能突变． 例1：如图3－3－1(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． (1)现将图(a)中l2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度． (2)若将图(a)中的细线l1改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变，如图(b)所示，求剪断l2瞬间物体的加速度． 解析：(1)因为l2被剪断的瞬间，l1上的张力大小发生了瞬时变化．剪断瞬时物体的加速度a＝gsinθ. (2)因为l2被剪断的瞬间，弹簧l1的长度来不及发生变化，其大小和方向都不变，剪断瞬时物体的加速度为gtanθ. 点评：分析瞬时问题，主要抓住两个技巧： (1)分析瞬时前后的受力情况及运动情况，列出相应的规律方程． (2)紧紧抓住轻绳模型中的弹力可以突变，轻弹簧模型中的弹力不能突变这个力学特征． 警示：在中学物理中，除了弹簧，还有橡皮绳也是一个理想模型，受力时恢复形变需要一段时间，橡皮绳中的力不能突变．另外，和轻弹簧相比，橡皮绳只能承受拉力不能承受压力，弹簧既能承受拉力又能承受压力． 二、动态过程分析 问题：分析动态问题时应注意哪些问题？ 解答：(1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向，合力与加速度的大小关系是F合＝ma，只要合力为零，加速度才能为零，一般情况下，合力与速度无必然的联系，只有速度变化才与合力有必然的联系． (2)合力与速度同向时，物体加速，反之减速． 例2：如图3－3－2所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，另一端连接小物体，弹簧自由伸长到B点，让小物体m把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的动摩擦因数恒定，试判断下列说法正确的是(　　) A．物体从A到B速度越来越大，从B到C速度越来越小 B．物体从A到B速度越来越小，从B到C加速度不变 C．物体从A到B先加速后减速，从B到C一直减速运动 D．物体在B点所受合外力为零 解析：物体在A点时受到水平方向的两个力作用，向右的弹力kx和向左的摩擦力f，合力F合＝kx－f，物体从A→B过程中，弹力由大于f减至零，所以一开始阶段合力向右，中途有一点合力为零，然后合力向左，而v一直向右，故先做加速度越来越小的加速运动，在A到B中途有一点加速度为零，速度达到最大，接着做加速度越来越大的减速运动．物体从B→C的过程中，受到向左的弹力kx和向左的摩擦力f.随x