高中物理彈簧在形變的不同階段的受力分析專題課件人教版選修1

1、彈簧的瞬時狀態(tài)及動態(tài)分析,如圖，質量分別為m、2m的A、B兩物體之間用細線相連， A物體用彈簧懸掛，彈簧的質量不計，使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，當懸線突然被燒斷的瞬間，求A、B兩物體的加速度。,,,,,,,,,,,,,mg,,FB,,F,,,2mg,,FA,分析:系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時,分別對兩物體進行受力分析.,A,B,F=mg+FB FA=2mg FA=FB,FA=FB=2mg F=3mg,,

2、當懸線突然被燒斷的瞬間, FA、FB突然消失。兩物體進行受力如圖。,,,mg,,F,A,,,2mg,B,,aA,,aB,FA=f-mg=2mg aA=FA/m=2g 豎直向上,FB=2mg aB=FB/2m=g 豎直向下,一 ,瞬時狀態(tài)的分析 討論物體在某一時刻的加速度與力的關系,關鍵是瞬時狀態(tài)出現(xiàn)的前后受力 情況的分析與對比.,方法：,1 .分析研究對象在該瞬時之前的受力

3、情況(往往是平衡狀態(tài)),2 .發(fā)生瞬時變化后據(jù)題意去掉或添加消失的力或新增的力,確定好物體的合力.,3 .與研究對象接觸的物體可為兩種:,,第一種是只能發(fā)生微小形變的剛性接觸物,如桿面 非彈性繩,它們產生 消失可在瞬間完成,隨著狀態(tài)的變化發(fā)生突變,不需要形變恢復時間,一般題目中所含細線和接觸面在不加特殊說明均可按該種情況處理.,第二種是彈簧(或橡皮繩)該種物體的特點是形變量大,形變及彈力不能立即消失,形變恢復需要較長時間,在求解瞬時問題

4、中,其彈力的大小往往可以看成不變.,１.如圖,一質量m為的物體系于長度分別為l1、l2的輕彈簧和細線上, l1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為θ, l2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將l2線剪斷,求剪斷瞬間物體的加速度.,,,,,,,,,,,,,,,,,,l2,,剪斷l(xiāng)2的瞬間F2=0,彈簧的形變量未來得及發(fā)生變化，彈簧的彈力大小、方向都不發(fā)生變化.,分析:剪斷l(xiāng)2前，物體受力如圖，由平衡條件G=F1cosθ,F2=F1sinθ.

5、得F2=mgtanθ,,,θ,l1,,,,F1,F2,mg,,,,,,,,,,,,F1,mg,,,,,,,,,,所以物體所受的合力于F2等大反向，由牛頓第二定律Gtanθ=ma,得a=gtanθ.,,,,,,,mg,F1’,θ,,mgcosθ,mgcosθ,,,,,,,,,,,l2,,,θ,l1,,,,,,,,,,,,F1,F2,mg,,,,,,,,,,若把上題中的輕彈簧改為長度相等的細線l2,如圖,其他條件不變,求剪斷l(xiāng)2瞬間球的加速

6、度.,由于l1是細線, 是不可拉伸的剛性繩,當線上的張力發(fā)生變化時,細線的長度形變量忽略不計,因此,當剪斷l(xiāng)2的瞬間,F2突然消失,l1線上的張力發(fā)生突變,這時物體受力如圖.,F1`=mgcosθ, mgsinθ=ma得a=gsinθ,,,,,,,,,,,,,,,,xmax,,,,F,mg,FN,,,x,如圖，一根彈簧的左端固定在墻上，一木塊放在光滑的水平面上，給木塊一個水平向左的速度，從木塊剛接觸彈簧到把彈簧壓縮到最短的時間內，木塊

7、將做的運動是（ ）,A.勻減速運動B.勻加速運動C.速度減小，加速度減小D.速度減小，加速度增大,分析：從木塊剛接觸彈簧到把彈簧壓縮到最短的過程如圖。,對該過程中的木塊進行受離分析，彈力即為木塊所受合力。由胡克定律可知，F(xiàn)=kx, a=F/m=kx/m, x增大，故a也增大;又a與反向， V減小,V0,,,V,,a,二.合力、加速度、速度關系的動態(tài)分析,此類問題的關鍵是：1.由合力 的變化確定加速度的變化。2.由加

8、速度和速度的方向關系確定速度變化。同向則速度增加，反向速度減小。,具體步驟：1.首先確定研究對象的運動方向。2.然后對物體進行受力分析，并確定合力方向，可判斷物體速度大小的變化。3.結合物體的運動特點，判斷有無變力及其變化規(guī)律，進而判斷合力及加速度的變化。,,,如圖，小球在空氣中自由下落，從接觸彈簧到把彈簧壓縮到最低點的過程中，分析速度及加速度的變化。,,,,,,,,,,,,,,,,,Mg=kx1,Mg>kxa=(mg-k

9、x)/m,,x1,,x\max,Mg<kxA=(kx-mg)/m,mg<kxmax,,V,,a,,a,,1.小球先做自由落體運動。,2.小球在剛接觸彈簧時受到重力mg和彈力F，但mg>F，合力向下，加速度向下，且大小為 a＝(mg-F)/m ,由于F增大，故a減小，因此從B到C做加速度逐漸減小的加速度運動。,3.當達到C點時，mg＝F，此時a＝0，v最大。,4.小球繼續(xù)向下運動，F(xiàn)繼續(xù)增大，F(xiàn)>mg，合力方向向