牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用--------臨界問題

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1、牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用--------臨界問題1.臨界狀態(tài)：在物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的過程中，相關(guān)的一些物理量也隨之發(fā)生變化。當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)變化到某個(gè)特定狀態(tài)時(shí)，有關(guān)的物理量將發(fā)生突變，該物理量的值叫臨界值，這個(gè)特定狀態(tài)稱之為臨界狀態(tài)。2.關(guān)鍵詞語：在動(dòng)力學(xué)問題中出現(xiàn)的“最大”、“最小”、“剛好”、“恰能”等詞語，一般都暗示了臨界狀態(tài)的出現(xiàn)，隱含了相應(yīng)的臨界條件3.極限分析法用極限分析法，將問題推到極端狀態(tài)或極端條件下進(jìn)行分析，問題有時(shí)會(huì)頓時(shí)變得明朗而簡(jiǎn)單了物理解題中的極端假設(shè)分析法分為三種類型：定性分析、定量分析和綜合分析．（1）定性分析：利用極端假設(shè)法進(jìn)行定性分析，可使問題迅速得到解答．（2）

2、定量計(jì)算：在物理解題，特別是解答選擇題時(shí)，采用極端假設(shè)分析法，選擇適當(dāng)?shù)臉O限值——最大值、最小值、零值、無限大值以及臨界值等代人備選答案，會(huì)使解題收到意想不到的簡(jiǎn)化效果．（3）綜合分析：將定性分析與定量分析有機(jī)結(jié)合起來，靈活地運(yùn)用物理知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)。4.常見種類（1）存在靜摩擦力作用的臨界問題。“剛好不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)”是摩擦力發(fā)生突變（由靜摩擦力突變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力）的臨界狀態(tài)，由此求得的最大靜摩擦力是解題的突破口，同時(shí)注意研究對(duì)象的選擇。例題1.如圖所示,兩物體m1和m2靜止在光滑的水平面上,用外力拉m1，兩物體一起往右加速。當(dāng)這個(gè)外力為F1時(shí)，兩物體剛要相對(duì)滑動(dòng)。換成用外力來拉m2，要想

3、把m2剛好從m1下面拉出來，問這時(shí)的外力F2的大小是多少？例題2.如圖一傾角為θ的斜面固定在水平地面上，一質(zhì)量為m的小物體靜止在上面，它與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)在用一個(gè)外力F沿斜面往上拉小物體，沒有拉動(dòng)，求F的取值范圍。拓展：用水平外力F往右推，沒推動(dòng)，求F的取值范圍。例題3.如圖，斜面和地面都光滑，斜面傾角為θ，質(zhì)量M，物體質(zhì)量為m，用外力F推著兩物體一起向左勻加速運(yùn)動(dòng)，兩物體無相對(duì)滑動(dòng)，求F和兩物體的加速度a。拓展：（1）地面光滑，小物體和斜面有摩擦因數(shù)為μ，用外力F推著兩物體一起向左勻加速運(yùn)動(dòng)，求F的范圍。a例題4.如圖，小車在勻加速往右運(yùn)動(dòng)，后壁上有一個(gè)小物體質(zhì)量為m和小車壁

4、的摩擦因數(shù)為μ,問小車的加速度至少為多少時(shí)，小物體才不掉下來？OABCG30°60°（2）存在繩子拉力作用的臨界問題。通常有兩種情況即繩子達(dá)到最大承受的拉力和繩子松弛拉力為零。例題1.如圖，三段不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它們共同懸掛一重物，如圖所示，其中OB是水平的，A端、B端固定．若逐漸增加C端所掛物體的質(zhì)量，則最先斷的繩是：A．必定是OAB．必定是OBC．必定是OCD．可能是OB，也可能是OAABG30°60°例題2.如圖，A的最大拉力是100N，B的最大拉力是80N，問逐漸增加所掛物體的質(zhì)量，兩條繩子誰先斷？這時(shí)所掛的重物最大質(zhì)量是多少？FABA例題3.

5、如圖，兩個(gè)都是1Kg的物體A和B用能承受的最大拉力為20N的繩子連著，用外力F提上面的物體使它們一起往上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F為多大時(shí)，繩子會(huì)斷？例題4.如圖所示,小車上固定著硬質(zhì)支架,支架的端點(diǎn)用繩子掉著一個(gè)質(zhì)量為m的小球.（1）問小車要如何運(yùn)動(dòng)，才能出現(xiàn)如圖所示的小球往左一直偏著且角度不變的情況？（2）若小球質(zhì)量是4Kg當(dāng)如圖所示的繩與豎直方向夾角為53°時(shí)，繩子剛好斷了問繩子能承受的最大拉力是多少？這時(shí)小球的加速度是多少？例題5.如圖所示，兩細(xì)繩與水平車頂?shù)膴A角分別是300和600，物體的質(zhì)量為m（1）當(dāng)小車以多大的加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，左邊細(xì)繩中的張力剛好為0？（2）當(dāng)小車以多大的加

6、速度向左勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，右邊細(xì)繩中的張力剛好為0？（3）存在接觸面支持力作用的臨界問題。就是看彈力突變時(shí)接觸物體間的脫離與不脫離例題1.如圖所示,U形槽放在水平桌面上,物體M放于槽內(nèi)靜止,此時(shí)彈簧對(duì)物體的壓力為3N,物體的質(zhì)量為0.5kg,與槽底之間無摩擦.使槽與物體M一起以6m/s2的加速度向左水平運(yùn)動(dòng)時(shí)A.彈簧對(duì)物體的壓力為零B.物體對(duì)左側(cè)槽壁的壓力等于零C.物體對(duì)左側(cè)槽壁的壓力等于3ND.彈簧對(duì)物體的壓力等于6N例題2.有一固定斜面的小車在水平面上做直線運(yùn)動(dòng),小球通過細(xì)繩與車頂相連.小球某時(shí)刻正處于如圖所示靜止?fàn)顟B(tài).設(shè)斜面對(duì)小球的支持力為N,細(xì)繩對(duì)小球的拉力為T,關(guān)于此時(shí)刻小球的受

7、力情況,下列說法正確的是A.若小車向左運(yùn)動(dòng),N可能為零B.若小車向左運(yùn)動(dòng),T可能為零C.若小車向右運(yùn)動(dòng),N不可能為零D.若小車向右運(yùn)動(dòng),T不可能為零例題3.如圖所示,傾角為α的光滑斜面體上有一個(gè)小球m被平行于斜面的細(xì)繩系于斜面上,斜面體放在水平面上.（g取10m/s2）（1）要使小球?qū)π泵鏌o壓力,求斜面體運(yùn)動(dòng)的加速度范圍,并說明其方向.（2）要使小球?qū)?xì)繩無拉力,求斜面體運(yùn)動(dòng)的加速度范圍,并說明其方向.（3）若已知α=60°,m=2kg,當(dāng)斜面