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高中物理教師ll深度剖析牛頓第二定律:瞬時加速度常見四種問題

一、由牛頓第二定律可知:合力F和加速度a具有瞬時對應(yīng)關(guān)系1,因此對瞬時加速度問題分析的關(guān)鍵是對物體進行受力分析。我們可以采取“瞻前顧后”的方法,即既要分析運動狀態(tài)變化前的受力,又要分析運動狀態(tài)變化瞬間的受力,從而確定加速度。

二、在牛頓第二定律的應(yīng)用中,瞬時加速度問題中常見力學(xué)模型有:①彈力可以發(fā)生突變的輕桿、輕繩、接觸面;②極短時間內(nèi)彈力來不及變化的彈簧和橡皮條。這兩種力學(xué)模型在瞬時加速度問題中有以下特點(是分析問題的關(guān)鍵):

(1)輕繩、輕桿、接觸面(木板、地面):它們都是一種不發(fā)生明顯形變(發(fā)生微小形變)就能產(chǎn)生彈力的物體,若把一根拉緊的繩子剪斷(或物體脫離輕桿、將木板抽出)后,其中的彈力就會立即發(fā)生變化,瞬間減少為0。

(2)彈簧、橡皮條:它們的特點都是容易發(fā)生形變、形變量大,恢復(fù)形變都需要比較長時間。在瞬時問題中,涉及到彈簧、橡皮條的彈力不變。

特別注意:對一般同學(xué)來說,在解決瞬時加速度問題時,特別是輕繩問題雖然懂得根據(jù)兩種力學(xué)模型特點做出正確受力分析,但由于不知道加速度方向(合力方向)導(dǎo)致前功盡棄。瞬時加速度輕繩問題加速度(合力)方向:根據(jù)剪斷瞬間物體做什么運動來確定,如剪斷瞬間物體做圓周運動則瞬時加速度沿圓周的切線方向。

類型一、輕繩問題:加速度(合力)方向由物體運動確定。

類型二、彈簧問題:加速度(合力)方向直接根據(jù)前后受力分析比較確定。

類型三、輕桿(木板)問題:加速度(合力)方向直接根據(jù)前后受力分析比較確定。

類型四、連接體問題:連接體求瞬間加速度問題要根據(jù)兩種力學(xué)模式特點進行隔離分析,最后由牛頓第二定律求出各自的瞬間加速度。

【試著做一做】

1.合力F和加速度a具有瞬時對應(yīng)關(guān)系:F=ma對運動過程中的每一瞬間成立,某一時刻的加速度大小總跟那一時刻的合外力大小成正比,即有力的作用就有加速度產(chǎn)生。外力停止作用,加速度隨即消失,在持續(xù)不斷的恒定外力作用下,物體具有持續(xù)不斷的恒定加速度。外力隨著時間而改變,加速度就隨著時間而改變。

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