共點(diǎn)力的平衡之動(dòng)態(tài)平衡、臨界極值問(wèn)題課件 2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

3.5.2動(dòng)態(tài)平衡、臨界極值問(wèn)題平衡平衡狀態(tài)：

平衡條件：F合=0平衡“活結(jié)”與“死結(jié)”、“活桿”與“死桿”動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化,而在這個(gè)過(guò)程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)。人通過(guò)跨過(guò)定滑輪的輕繩牽引一物體，人向右緩慢移動(dòng)。即學(xué)即練例1、用繩AO、BO懸掛一個(gè)重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點(diǎn)A和B在支架上。懸點(diǎn)A固定不動(dòng)，將懸點(diǎn)B從圖示位置逐漸移動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，分析繩OA和繩OB上的拉力的大小變化情況(

)

A．繩OA的拉力不變繩OB的拉力減小B．繩OA的拉力逐漸減小繩OB的拉力先減小后增大C．繩OA的拉力不變繩OB的拉力先減小后增大D．繩OA的拉力逐漸減小繩OB的拉力增大將AO繩、BO繩的拉力合成，其合力與重力等大反向，逐漸改變OB繩拉力的方向，使FB與豎直方向的夾角變小，得到多個(gè)平行四邊形，如圖所示，由圖可知FA逐漸減小，且方向不變，而FB先減小后增大，且方向不斷改變，當(dāng)FB與FA垂直時(shí)，F(xiàn)B最小。即學(xué)即練例2、(多選)半圓柱體P放在粗糙的水平地面上,右端有固定放置的豎直擋板MN,在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示,若用外力使MN保持豎直,緩慢地向右移動(dòng),在Q落到地面以前,發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止,在此過(guò)程中(

)A.MN對(duì)Q的彈力逐漸增大B.地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大C.P、Q間的彈力先減小后增大D.Q所受的合力逐漸增大P對(duì)Q的彈力為F,MN對(duì)Q的彈力為FN,擋板MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí),F和豎直方向的夾角逐漸增大,而小圓柱體所受重力大小不變,所以F和FN的合力大小不變;由圖可知,F和FN都在不斷增大;對(duì)P、Q整體受力分析知,地面對(duì)P的摩擦力大小就等于FN,所以地面對(duì)P的摩擦力也逐漸增大。即學(xué)即練例3、如圖所示,一個(gè)重為G的勻質(zhì)球放在光滑斜面上,斜面傾角為α,在斜面上有一光滑的不計(jì)厚度的木板擋住球,使之處于靜止?fàn)顟B(tài),今使木板與斜面的夾角β緩慢增大,問(wèn):在此過(guò)程中,球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲毫Υ笮∪绾巫兓?

即學(xué)即練例4、如圖所示,AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿,質(zhì)量不計(jì)的輕桿BC一端通過(guò)鉸鏈固定在C點(diǎn),另一端B懸掛一重為G的重物,且B端系有一根輕繩并繞過(guò)定滑輪A。用力F拉繩,開(kāi)始時(shí)∠BCA>90°,現(xiàn)使∠BCA緩慢變小,直到桿BC接近豎直桿AC。此過(guò)程中,桿BC所受的力(

)A.大小不變B.逐漸增大C.先減小后增大

D.先增大后減小即學(xué)即練例5、(多選)如圖所示,兩根輕繩一端系于結(jié)點(diǎn)O,另一端分別系于固定環(huán)上的A、B兩點(diǎn),O點(diǎn)下面懸掛一物體M,繩OA水平,拉力大小為F1,繩OB與OA夾角α=120°,拉力大小為F2。將兩繩同時(shí)緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)75°,并保持兩繩之間的夾角α始終不變,且物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)。則在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(

)A.F1逐漸增大

B.F1先增大后減小C.F2逐漸減小

D.F2先減小后增大物體始終保持靜止,合力為零,Mg、F1、F2構(gòu)成封閉的矢量三角形,如圖所示,由于重力以及F1和F2夾角α=120°不變,即β=60°,當(dāng)θ=β=60°,即OB繩水平時(shí),F1為圓的直徑最大,所以F1先增大后減小,F2一直減小。臨界極值問(wèn)題固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用。物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn)的最大值和最小值分別為F1和F2(F1和F2的方向均沿斜面向上)。求出物塊與斜面間的最大靜摩擦力？臨界極值問(wèn)題1．臨界問(wèn)題(1)問(wèn)題界定：物體所處平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)為臨界狀態(tài)，涉及臨界狀態(tài)的問(wèn)題為臨界問(wèn)題。(2)問(wèn)題特點(diǎn)①當(dāng)某物理量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化。②注意某現(xiàn)象“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。(3)處理方法：基本方法是假設(shè)推理法，即先假設(shè)某種情況成立，然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。臨界極值問(wèn)題2．極值問(wèn)題(1)問(wèn)題界定：物體平衡的極值問(wèn)題，一般指在力的變化過(guò)程中涉及力的最大值和最小值的問(wèn)題。(2)處理方法①解析法：根據(jù)物體的平衡條件列出方程，在解方程時(shí)，采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值。②圖解法：根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖，畫(huà)出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值或最小值。即學(xué)即練例6、如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的固定斜面上，物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，先用平行于斜面的推力F1作用于物體上使其恰能沿斜面勻速上滑，若改用水平推力F2作用于物體上，