专题八 静、动态平衡 平衡中的临界与极值问题 （课件） -【新征程】新人教版2023-2024学年高三一轮复习

2024届高考物理一轮复习攻略（必修1） 专题八 静、动态平衡 平衡中的临界与极值问题 新人教版 复习目标： 1.进一步熟练掌握平衡问题的解法. 2.会利用解析法和图解法分析动态平衡问题. 3.会用整体法和隔离法分析多个物体的平衡问题. 4. 掌握平衡中的临界、极值问题的处理方法 夯实考点 考点一 处理静态平衡问题的常用方法 1.合成法 物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向。 2.效果分解法 物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件。 3.正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时,将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件。 [典例1]（2024·全国·高三专题练习）如图所示，壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行，关于它在此平面内的受力分析，下列示意图中正确的是（　　） A． B． C． D． 经典例题 【答案】A 【详解】壁虎在竖直玻璃面上匀速爬行，属于匀速直线运动，对壁虎进行受力分析 由图可知，F与mg大小相等，方向相反。 故选A。 变式1（2024·广东东莞·校联考模拟预测）某运动员以如图所示的姿势蹲在水平地面上，则该运动员（　　） A．一定受到摩擦力 B．所受压力就是重力 C．受到的支持力和重力是一对平衡力 D．受到的支持力是由于脚掌形变产生的 变式训练 【答案】C 【详解】A．运动员以题图所示的姿势蹲在水平地面上，处于平衡状态，在水平方向没有相对运动，也没有相对运动的趋势，因此不受摩擦力的作用，A错误； B．运动员所受的压力是水平地面的形变产生的作用，重力是地球的吸引力产生，因此所受压力不是重力，B错误； C．运动员受到的支持力和重力大小相等，方向相反，是一对平衡力，C正确； D．运动员受到的支持力是由于水平地面的形变产生的，D错误。 故选C。 2.基本方法：解析法、图解法和相似三角形法. 1.动态平衡：平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题. 4.处理动态平衡问题的一般步骤： (1)解析法： ①对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图， ②根据物体的平衡条件，列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(通常要用到三角函数). ③根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况. 夯实考点 考点二 动态平衡问题 3.基本思路：化“动”为“静”,“静”中求“动”。 (2)图解法： ①适用情况：物体只受三个力作用，且其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力大小、方向均变化. ②一般步骤：a.首先对物体进行受力分析，根据三角形定则将三个力的大小、方向放在同一个三角形中.b.明确大小、方向不变的力，方向不变的力及方向变化的力的方向如何变化，画示意图. ③注意：由图解可知，当大小、方向都可变的分力(设为F1)与方向不变、大小不变的分力重合时，F1有最小值. 夹角θ 减小，悬绳AO和水平绳BO 所受的拉力都减小。 θ =0o F4=F3=G （3）三角形相似法： (1)特点：在三力平衡问题中，如果有一个力是恒力，另外两个力方向都变化，且题目给出了空间几何关系。 (2)方法： ①对物体在某个位置作受力分析； ②以两个变力为邻边，利用平行四边形定则，作平行四边形； ③找出相似的力的矢量三角形和空间几何三角形； ④利用相似三角形对应边的比例关系确定力的变化。 [典例2]（2022·全国·高三专题练习）如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为FN1，木板对小球的支持力大小为FN2。以木板与墙连接点为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中（　　） A．FN1始终减小，FN2始终增 B．FN1始终减小，FN2始终减小 C．FN1先增大后减小，FN2始终减小 D．FN1先增大后减小，FN2先减小后增大 经典例题 【答案】 B 【详解】解法一　解析法 对小球进行受力分析，如图甲所示，小球受重力G、墙面对小球的压力FN1、木板对小球的支持力FN2而处于平衡状态.从图中可以看出， ，从图示位置开始缓慢地转到水平位置过程中，θ逐渐增大，tan θ逐渐增大，sin θ逐渐增大，故FN1、FN2始终减小.选项B正确. 解法二　图解法 小球受重力G、墙面对球的压力FN1、木板对小球的支持 力FN2而处于平衡状态.由平衡条件知FN1、FN2的合力与 G等大反向，θ增大时，画出多个平行四边形，如图乙， 由图可知在θ增大的过程中，FN1始终减小，FN2始终减小.选项B正确. 解题要点： 解决动态平衡问题的基本步骤 (1)解析法:①列平衡方