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牛顿运动定律的综合应用习题
典型例题透析类型一、瞬时加速度的分析
1、质量分别为mA和mB的两个小球,用一根轻弹簧联结后用细线悬挂在顶板下,如图所示,当
细线被剪断的瞬间。关于两球下落加速度的说法中,正确的是
A、aA=aB=0
B、aA=aB=g
C、aA>g,aB=0
D、aA<g,aB=0
解析:分别以A、B两球为研究对象。当细线束剪断前,A球受到竖直向下的重力mAg、弹簧的弹力T,竖直向上细线的拉力T′;B球受到竖直向下的重力mBg,竖直向上弹簧的弹力T,如下图。
它们都处于力平衡状态,因此满足条件,T=mBgT′=mAg+T=mA+mBg细线剪断的瞬间,拉力T′消失,但弹簧仍暂时保持着原来的拉伸状态,故B球受力不变,仍处于平衡状态。所以,B的加速度aB=0,而A球则在重力和弹簧的弹力作用下,其瞬时加速度为:
答案:C举一反三
f【变式】如图所示,木块A与B用一轻弹簧相连,竖直放在木块C上,三者静置于地面,它们的质量
之比是l∶2∶3,设所有接触面都光滑,当沿水平方向抽出木块C的瞬间,木块A和B的加速度分别是aA

,aB=

解析:在抽出木块C前,弹簧的弹力F=mAg。抽出木块C瞬间,弹簧弹力不变,所以,A所受合力仍
为零,故aA=0。木块B所受合力FB=mBg+F=
,所以

答案:
类型二、力、加速度、速度的关系
2、如图,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的?(按论述题要求解答)
解析:因为速度变大或变小取决于速度方向与加速度方向的关系(当a与v同向时v变大,当a与v反向时v变小),而加速度由合力决定,所以此题要分析v、a的大小变化,必须要分析小球受到的合力
f的变化。小球接触弹簧时受两个力作用:向下的重力和向上的弹力(其中重力为恒力)。
在接触的头一阶段,重力大于弹力,小球合力向下,且不断变小(因为F合=mg-kx,而x增大),因而加速度减少(a=F合/m),由于a与v同向,因此速度继续变大。
当弹力增大到大小等于重力时,合外力为零,加速度为零,速度达到最大。之后,小球由于惯性仍向下运动,但弹力大于重力,合力向上且逐渐变大(F合=kx-mg)因而加速度向上且变大,因此速度减小至零。(注意:小球不会静止在最低点,将被弹簧上推向上运动,请同学们自己分析以后的运动情况).综上分析得:小球向下压弹簧过程,F方向先向下后向上,大小先变小后变大;a方向先向下后向上,大小先变小后变大;r
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