第三章专题四 力的平衡条件的应用（三）临界问题 课件-2023-2024学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

专题二. 力的平衡条件的应用（三） 临界问题 学习目标 1.加深对临界状态概念的理解，进一步掌握临界问题的处理 方法，养成把理论知识转化为实践能力的学科素养。 2.掌握有关力的平衡中的临界问题的分析和处理方法，熟练 运用矢量三角形法、正交分解法求解力的大小，提升运用 数学知识处理物理问题的能力。 2023年11月6日 魏泉涌 一、温故知新 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 上述现象是我们之前学习过的追及问题,请问： ①两车相撞的临界状态是什么？ ②怎样发现临界状态的？ ③临界条件是什么？ 若题目中出现以下字眼时：恰好、范围、最多（至少）、最大（最小）、满足什么条件，通常要用极限法分析临界状态。即：把所求物理量推向两个极端，从而发现两个截然不同的物理状态，这两个状态之间的“交界”状态或“边界”状态就叫临界状态，临界状态所要满足的物理条件就叫临界条件。 回顾 二、平衡问题 例1.如图所示，质量为m的物体与竖直墙壁之间的动摩擦因数为μ，现在给物体施加一个与水平方向成θ角的力F 使其静止，求F 的大小的范围。 ////////////// ) F θ 物体下滑 运动状态 二、平衡问题 分析： F 0 物体静止 物体上滑 8 物体恰好（不）上滑 物体恰好（不）下滑 f为最大静摩擦力，F 为最小值 f为最大静摩擦力，F 为最大值 临界条件 临界状态 解： 水平方向 N =Fcosθ ① ） θ F N mg μN 图（2） ） θ F N mg μN 图（1） 物体恰好(不)下滑时受力如图所示， 由力的平衡条件，有 竖直方向 μN +Fsinθ=mg ② 由①、②解得 F = mg sinθ+μcosθ 物体恰好(不)上滑时受力如图所示， 则 竖直方向 μN +mg=Fsinθ ③ 由①、 ③解得 F = mg Sinθ-μcosθ mg sinθ+μcosθ mg Sinθ-μcosθ ≤F ≤ ∴ 最后结果可以 不取等号吗？ 弱问 3 二、平衡问题 变式训练1.如图所示，质量为m的物体放在倾角为θ的固定 斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ(μ<tanθ ),现在给物体施加一个水平向右的推力F 使其静止，求F 的大小。 F /////////////////////////////// ) θ 运动状态 分析： F 0 物体恰好（不）上滑 物体恰好（不）下滑 f为最大静摩擦力，F 为最小值 f为最大静摩擦力，F 为最大值 临界条件 临界状态 物体下滑 物体静止 物体上滑 8 弱问 你是怎么看出要分析临界状态的？ 略解： 水平方向 μNcosθ+F = N sinθ ② 物体恰好（不）下滑时受力如图所示， 由力的平衡条件，有 竖直方向 Ncosθ+μN sinθ=mg ① 由①、②解得 F = ) θ F mg μN N ) ( mg sinθ-μcosθ cosθ+μsinθ 答案： mg sinθ-μcosθ cosθ+μsinθ ≤F ≤ mg sinθ+μcosθ cosθ-μsinθ 为什么不把力沿斜面和 垂直斜面方向分解？ 弱问 二、平衡问题 例2.如图所示，用三根细绳悬挂一个物体，OA、OB、OC能够承受的最大拉力均为5N，OB与水平方向的夹角为37 °，OC水平，g取10m/s2。求悬挂物体的最大质量。 ////////////////////////////// \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ ） 37 ° O C B A 分析：以O点为研究对象，三绳谁的拉力先达到 最大值谁就先断。 解： O点受力如图所示， 平移成矢量三角形， 三力中TB最大，绳OB的拉力先达到最大值。 TA TB TC TA TC 37 ° ） 又 TA=mg ∴ m=0.3kg 强调 三力平衡问题优先选择矢量三角形法求解，三力以上的平衡问题优先选择正交分解法求解。 则 TA=TBsin 37 ° 二、平衡问题 变式训练2.一根长为l的均匀易断细绳，两端固定在天花板上的A、B两点。若在细绳的C处悬一重物，已知lAC ＞ lBC,如图所示,下列说法正确的是（ ） A.增加重物的重力，BC段先断 G A C B /////////////////////////////////// A C B /////////////////////////////////// TB TA TA TB T 解析：C点受力如图所示，其中T=G, 平移成矢量三角形。 增加重物的重力，矢量三角形三边成比例