专题二：平衡状态中的临界和极值问题(课件)-【大单元教学】高一物理同步备课系列（人教版2019必修第一册）

第三章 相互作用——力 人教版 必修第一册 专题二：平衡状态中的临界和极值问题 大单元 教学目标 1. 明确共点力，掌握共点力平衡的条件； 2. 掌握物体受力分析的方法，运用共点力平衡的条件求解实际问题； 3. 运用相互作用观念及科学思维中的科学推理、科学论证等要素，分析求解平衡状态中的临界和极值问题。 大单元 知识解读 【情景引入】 思考：汽车恰好前进，受到的最小的牵引力怎么计算？ 物理模型 大单元 知识解读 知识点一、平衡状态中的临界和极值问题✭✭✭ 1.临界问题 当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述. 常见的临界状态有： (1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0(主要体现为两物体间的弹力为 0)； (2)绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值，绳子绷紧与松弛的临界条件为绳中张力为 0； 大单元 知识解读 知识点一、平衡状态中的临界和极值问题✭✭✭ 2. 极值问题 平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题.一般用图解法或解析法进行分析. 3. 临界、极值问题方法总结 （1）极限法：首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点；临界条件必须在变化中去寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而要把某个物理量推向极端，即极大和极小. （2）数学分析法：通过对问题的分析，依据物体的平衡条件写出物理量之间的函数关系(画出函数图象)，用数学方法求极值(如求二次函数极值、公式极值、三角函数极值). （3）物理分析方法：根据物体的平衡条件，作出力的矢量图，通过对物理过程的分析，利用平行四边形定则进行动态分析，确定最大值与最小值. 大单元 重难点拓展 题型一：斜面上的临界和极值问题 【典例1】如图所示，物块A放在木板上，当缓慢抬起木板的一端，使木板与水平面夹角α分别为30°、45°时，物块受到的摩擦力相等，则物块和木板间的动摩擦因数为（　　） 【详解】当倾角为30°时，静摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，即 f＝mgsin 30°，当倾角为45°时，物块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式得：f＝μFN＝μmgcos 45°，得到mgsin 30°＝μmgcos 45°，解得μ= 大单元 重难点拓展 题型一：斜面上的临界和极值问题 【变式1】如图所示，在倾角为θ的粗糙固定斜面上，有一质量为m的物块，用水平推力F作用使物块静止在斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，关于水平推力F，下面说法中一定成立的是（　　） 大单元 重难点拓展 题型一：斜面上的临界和极值问题 大单元 重难点拓展 题型一：斜面上的临界和极值问题 大单元 重难点拓展 题型一：斜面上的临界和极值问题 大单元 重难点拓展 题型一：斜面上的临界和极值问题 大单元 重难点拓展 题型二：绳子承受最大拉力问题 【典例2】如图所示，重物的质量为16kg，在轻细线AO和BO的拉力的作用下处于平衡状态。此时AO线是水平的，BO线与水平面的夹角为θ=53°。AO、BO两绳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）为保证绳子不断，所挂重物的最大质量是多少？ 大单元 重难点拓展 题型二：绳子承受最大拉力问题 【变式1】用一根长1m的轻质细绳将一幅质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力10N，为使绳不断裂，画框上两个钉的间距最大为（g取10m/s2）（　　） A．0.332m B．0.6m C．0.9m D．1m 【详解】画框受到重力和绳子的拉力，三个力为共点力，受力如图 大单元 重难点拓展 题型二：绳子承受最大拉力问题 【变式2】如图，将物体用细绳OC悬于O点，现用细绳AB绑住绳OC上的A点，再缓慢增大AB上的水平力，已知各部分绳子所能承受的最大拉力是相同的，若此过程中某段绳子被拉断，则（    ） A．绳AC段先断 B．绳OA段先断 C．绳AB段先断 D．OA与AB段可能同时拉断 B 大单元 重难点拓展 题型三：物体间相对滑动问题 【典例3】如图所示，物体A重40N，物体B重20N，A与地面间的动摩擦因数μ1=0.2，物体A、B用细绳通过光滑的定滑轮相连，当作用在物体A上的水平力F24N时，恰能将A匀速拉出，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。（g=10m/s2）求： （1）A、B接触面间的动摩擦因数μ2； （2）若F=10N，地面对物体A的摩