【物理課件】平衡狀態(tài)中的臨界和極值問題 2023-2024學(xué)年高一物理人教版2019必修第一冊

第三章相互作用——力人教版必修第一冊專題二：平衡狀態(tài)中的臨界和極值問題1.明確共點(diǎn)力，掌握共點(diǎn)力平衡的條件；2.掌握物體受力分析的方法，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡的條件求解實(shí)際問題；3.運(yùn)用相互作用觀念及科學(xué)思維中的科學(xué)推理、科學(xué)論證等要素，分析求解平衡狀態(tài)中的臨界和極值問題。大單元

知識解讀【情景引入】思考：汽車恰好前進(jìn)，受到的最小的牽引力怎么計(jì)算？物理模型大單元

知識解讀知識點(diǎn)一、平衡狀態(tài)中的臨界和極值問題???1.臨界問題當(dāng)某物理量變化時(shí)，會引起其他幾個(gè)物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語言敘述.常見的臨界狀態(tài)有：(1)兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為0(主要體現(xiàn)為兩物體間的彈力為0)；(2)繩子斷與不斷的臨界條件為繩中張力達(dá)到最大值，繩子繃緊與松弛的臨界條件為繩中張力為0；知識點(diǎn)一、平衡狀態(tài)中的臨界和極值問題???2.極值問題

平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題.一般用圖解法或解析法進(jìn)行分析.3.臨界、極值問題方法總結(jié)（1）極限法：首先要正確地進(jìn)行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點(diǎn)和極值點(diǎn)；臨界條件必須在變化中去尋找，不能停留在一個(gè)狀態(tài)來研究臨界問題，而要把某個(gè)物理量推向極端，即極大和極小.（2）數(shù)學(xué)分析法：通過對問題的分析，依據(jù)物體的平衡條件寫出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(畫出函數(shù)圖象)，用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)極值).（3）物理分析方法：根據(jù)物體的平衡條件，作出力的矢量圖，通過對物理過程的分析，利用平行四邊形定則進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值與最小值.大單元

重難點(diǎn)拓展題型一：斜面上的臨界和極值問題【典例1】如圖所示，物塊A放在木板上，當(dāng)緩慢抬起木板的一端，使木板與水平面夾角α分別為30°、45°時(shí)，物塊受到的摩擦力相等，則物塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（）

題型一：斜面上的臨界和極值問題【變式1】如圖所示，在傾角為θ的粗糙固定斜面上，有一質(zhì)量為m的物塊，用水平推力F作用使物塊靜止在斜面上，物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，關(guān)于水平推力F，下面說法中一定成立的是（）題型一：斜面上的臨界和極值問題題型一：斜面上的臨界和極值問題題型一：斜面上的臨界和極值問題題型一：斜面上的臨界和極值問題題型二：繩子承受最大拉力問題【典例2】如圖所示，重物的質(zhì)量為16kg，在輕細(xì)線AO和BO的拉力的作用下處于平衡狀態(tài)。此時(shí)AO線是水平的，BO線與水平面的夾角為θ=53°。AO、BO兩繩所能承受的最大拉力都是250N。（g=10m/s2）（sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：（1）AO的拉力；（2）為保證繩子不斷，所掛重物的最大質(zhì)量是多少？題型二：繩子承受最大拉力問題【變式1】用一根長1m的輕質(zhì)細(xì)繩將一幅質(zhì)量為1kg的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上，已知繩能承受的最大張力10N，為使繩不斷裂，畫框上兩個(gè)釘?shù)拈g距最大為（g取10m/s2）（）A．0.332m B．0.6m C．0.9m D．1m【詳解】畫框受到重力和繩子的拉力，三個(gè)力為共點(diǎn)力，受力如圖題型二：繩子承受最大拉力問題【變式2】如圖，將物體用細(xì)繩OC懸于O點(diǎn)，現(xiàn)用細(xì)繩AB綁住繩OC上的A點(diǎn)，再緩慢增大AB上的水平力，已知各部分繩子所能承受的最大拉力是相同的，若此過程中某段繩子被拉斷，則（

）A．繩AC段先斷

B．繩OA段先斷 C．繩AB段先斷

D．OA與AB段可能同時(shí)拉斷B題型三：物體間相對滑動(dòng)問題【典例3】如圖所示，物體A重40N，物體B重20N，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.2，物體A、B用細(xì)繩通過光滑的定滑輪相連，當(dāng)作用在物體A上的水平力F24N時(shí)，恰能將A勻速拉出，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。（g=10m/s2）求：（1）A、B接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2；（2）若F=10N，地面對物體A的摩擦力大??？A對物體B的摩擦力大?。浚?）若F=20N，地面對物體A的摩擦力大小？物體B對物體A的摩擦力大??？題型三：物體間相對滑動(dòng)問題題型三：物體間相對滑動(dòng)問題【變式1】豎直門閂簡化結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖如圖所示。下方部件A可以在水平槽內(nèi)向前推進(jìn)。槽表面光滑，摩擦力可以不計(jì)；部件A與部件B界面具有摩擦系數(shù)μ，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，界面與水平面呈45°夾角。部件B質(zhì)量為m，重力加速度為g，為了使門閂啟動(dòng)，施加在部件A上的水平力F至少是（）【詳解】設(shè)A、B剛好發(fā)生相對滑動(dòng)，A、B的受力如圖所示題型三：物體間相對滑動(dòng)問題【變式2】擴(kuò)張機(jī)的原理如圖所示，A、B、C為活動(dòng)鉸鏈，在A處作用一水平力F，滑塊D就能在比F大得多的壓力下向上頂起物體，已知滑塊D與左壁接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，若要擴(kuò)張機(jī)能夠頂起質(zhì)量為m的物體，并使其上升，必須滿足的條件為（

）題型三：物體間相對滑動(dòng)問題1．（江蘇·高考真題）用一根長1m的輕質(zhì)細(xì)繩將一副質(zhì)量為1kg的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上，已知繩能承受的最大張力為10N，為使繩不斷裂，畫框上兩個(gè)掛釘?shù)拈g距最大為（g取10m/s2）（??）A考向1：繩子最大拉力問題考向1：繩子最大拉力問題【詳解】一個(gè)大小方向確定的力分解為兩個(gè)等大的力時(shí)，合力在兩個(gè)分力的角平分線上，且兩分力的夾角越大，分力越大，因而當(dāng)繩子拉力達(dá)到F=