通過一道例題看牛頓第二定律的瞬時對應性

2020-12-24 葉老師物理

由於學生在學習牛頓第二定律時是通過驗證性實驗認識牛頓第二定律的,並且在驗證性實驗中,過於糾纏研究對象所受合外力的問題,這就導致學生對牛頓第二定律的理解出現偏差,以為只有在恆定合外力作用下,物體才能產生加速度,再加上所做習題基本上都是恆定合外力產生的加速度問題,就更加深了認識上的偏差。在這種情況下,學生一旦遇上變力或是瞬時力的問題,就會陷入「不確定」狀態,處於「不確定」下出錯就在所難免。所以,學生必須對牛頓第二定律有一個全面的認識,如圖所示,才有可能不會出錯。

例題:如圖所示,輕繩和輕彈簧連接質量為m的小球處於靜止狀態,則:

(1)剪斷輕繩的瞬間,小球的加速度為________。

(2)從C處剪斷彈簧的瞬間,小球的加速度________。

(3)從D處剪斷彈簧的瞬間,小球的加速度________。

解析:要計算剪斷輕繩後小球的加速度,必須確定剪斷輕繩後小球所受到的合外力,那麼,平衡時輕繩和輕彈簧的張力也必須確定。設平衡時輕繩張力為F1,輕彈簧張力為F2,則有:

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