高三集體備課彈簧二輪

2022-10-08 09:54:05 字數 3013 閱讀 3701

解:以a為物件,既然已分開,那麼a就只受重力,加速度豎直向下,大小為g;又未分開,a、b加速度相同,因此b的加速度也是豎直向下,大小為g,說明b受的合力為重力,所以彈簧對b沒有彈力,彈簧必定處於原長。選a。

此結論與兩物體質量是否相同無關。

例題3、如圖所示,輕彈簧左端固定在豎直牆上,右端與木塊b相連,木塊a緊靠木塊b放置,a、b與水平面間的動摩擦因數均為μ。用水平力f向左壓a,使彈簧被壓縮一定程度後,系統保持靜止。若突然撤去水平力f,a、b向右運動,下列判斷正確的是

a.a、b一定會在向右運動過程的某時刻分開

b.若a、b在向右運動過程的某時刻分開了,當時彈簧一定是原長

c.若a、b在向右運動過程的某時刻分開了,當時彈簧一定比原長短

d.若a、b在向右運動過程的某時刻分開了,當時彈簧一定比原長長

解:若撤去f前彈簧的壓縮量很小,彈性勢能小於彈簧恢復原長過程a、b克服摩擦阻力做的功,那麼撤去f後,a、b雖能向右滑動,但彈簧還未恢復原長a、b就停止滑動,沒有分離。只要a、b在向右運動過程的某時刻分開了,由於分離時a、b間的彈力為零,因此a的加速度是aa=μg;而此時a、b的加速度相同,因此b的加速度ab=μg,即b受的合力只能是滑動摩擦力,所以彈簧必然是原長。

選b。例題4、一根勁度係數為k,質量不計的輕彈簧,上端固定,下端系一質量為m的物體,有一水平板將物體托住,並使彈簧處於自然長度。如圖所示。現讓木板由靜止開始以加速度a(a<g)勻加速向下移動。

求經過多長時間木板開始與物體分離。

分析與解:設物體與平板一起向下運動的距離為x時,物體受重力mg,彈簧的彈力f=kx和平板的支援力n作用。據牛頓第二定律有:

mg-kx-n=ma得n=mg-kx-ma

當n=0時,物體與平板分離,所以此時

因為,所以。

例題5、如圖所示,在傾角為的光滑斜面上有兩個用輕質彈簧相連線的物塊a、b,它們的質量分別為ma、mb,彈簧的勁度係數為k,,c為一固定擋板。系統處一靜止狀態,現開始用一恒力f沿斜面方向拉物塊a使之向上運動,求物塊b剛要離開c時物塊a的加速度a和從開始到此時物塊a的位移d,重力加速度為g。

解答:(1)當b剛離開c時,設彈簧的伸長量為x2,以b為研究物件,根據力的平衡

以a為研究物件,設a的加速度為a,

根據牛頓第二定律

聯立解得

(2)設未施力f時彈簧的壓縮量為x1,以a為研究物件,

根據力的平衡

由題意知,物塊a的位移

聯立解得

例題6、如圖所示,粗糙水平軌道ab與豎直平面內的光滑半圓軌道bc在b處平滑連線,b、c分別為半圓軌道的最低點和最高點.乙個質量m=0.1kg的小物體p被一根細線拴住放在水平軌道上,細線的左端固定在豎直牆壁上.

在牆壁和p之間夾一根被壓縮的輕彈簧,此時p到b點的距離x0=0.5m.物體p與水平軌道間的動摩擦因數μ=0.

2,半圓軌道半徑r=0.4m.現將細線剪斷,p被彈簧向右彈出後滑上半圓軌道,並恰好能經過c點.

g取10m/s2.求:

(1)p經過b點時對軌道的壓力;

(2)細線未剪斷時彈簧的彈性勢能.

解:(1)p恰好能經過c點,設其速度為vc,

由向心力公式有

解得p從b到c的過程中機械能守恆,設p經過b點時的速度為vb,則有

解得設小球剛過b時受到圓軌道的支援力為nb,由向心力公式有

解得由牛頓第三定律可得,

物體剛過b點時對軌道的壓力大小為6n,方向豎直向下.

(2)設細線剪斷前彈簧的彈性勢能為ep.從剪斷細線到p經過b點的過程中,由能量守恆可得

解得例題7、質量為m的鋼板與直立輕彈簧的上端連線,彈簧下端固定在地上.平衡時,彈簧的壓縮量為x0,如圖所示.一物塊從鋼板正上方距離為3x0的a處自由落下,打在鋼板上並立刻與鋼板一起向下運動,但不粘連.它們到達最低點後又向上運動.已知物塊質量也為m時,它們恰能回到o點.若物塊質量為2m,仍從a處自由落下,則物塊與鋼板回到o點時,還具有向上的速度.求物塊向上運動到達的最高點與o點的距離.

【答案】

解析:物塊自由下落3x0的過程中,由機械能守恆定律得

①物塊與鋼板碰撞,由動量守恆定律得

②設剛碰完時彈性勢能為,根據機械能守恆定律

③設質量為2m的物塊與鋼板碰後一起向下運動的速度為v2,則

④由機械能守恆定律得

⑤以上兩種情況下,彈簧的初始壓縮量都為x0,故有

⑥物體從o點再向上以初速v做豎直上拋運動.到達的最高點與o點的距離

⑦由以上各式解得

例題8、如圖所示,在傾角θ=30°的光滑斜面上有質量均為m的a、b、c三個相同物塊,其中a和b用勁度係數為k的輕彈簧相連,靜止在斜面上.在斜面的底端有乙個固定擋板.現在將c從斜面上某點由靜止釋放,b和c碰撞時間極短,b和c碰撞後粘連一起不再分開,以後的運動過程中a恰好不離開擋板.整個過程中,彈簧處在彈性限度以內。求:

(1)物塊b上公升的最高點與最初位置之間的距離;

(2)物塊c釋放時離b物塊的距離d.

【解】⑴設b、c碰撞前彈簧的壓縮量為x1,則由b平衡得 (3分)

設a對擋板恰好無壓力時彈簧伸長量為x2,由a受力平衡得 (3分)

物體b上公升至最高點與開始平衡位置之間的距離為l=x1+x22分)

⑵設b、c碰撞之前瞬間c的速度為υ,由動能定理得 (2分)

b、c碰撞動量守恆,設碰撞後共同速度為υ1,則2分)

碰撞後整個系統機械能守恆,從碰撞結束到b至最高點

3分)由於x1=x2,故3分)

由以上各式解得2分)

例題9、如圖所示,質量分別為m、2m的小球a、b,中間用輕彈簧相連,連線球a的輕繩懸於足夠高的天花板上,現讓球b自彈簧自然長度處由靜止釋放後,在豎直方向做振幅為x0的簡諧運動。當b球運動至最低點時剪斷輕繩,經過時間t,a、b兩球的加速度第一次相同,球a的速度為υa,重力加速度為g,求:

⑴此時b球的速度

⑵球a下落的距離

當b球運動至最低點時剪斷輕繩,此時b球速度為零,經過時間t,a、b兩球的加速度相同,說明彈簧處於自由長度,兩球均由各自的重力提供的重力加速度g。

⑴a、b兩球所組成的系統由動量定理可知: 解得

⑵b球運動至最低點時彈簧所儲存的彈性勢能為

在時間t內a、b兩球的機械能守恆有確良解得

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