《高考物理-临界问题的分析.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理-临界问题的分析.ppt（17页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、力学中力学中临界状态的分析临界状态的分析 当物体由一种物理状态变为另一当物体由一种物理状态变为另一种物理状态时，可能存在一个过渡的种物理状态时，可能存在一个过渡的转折点，这时物体所处的状态通常称转折点，这时物体所处的状态通常称为为临界临界状态，与之相关的物理条件则状态，与之相关的物理条件则称为临界条件。称为临界条件。解答临界问题的关键是找临界条解答临界问题的关键是找临界条件。件。许多临界问题，题干中常用许多临界问题，题干中常用“恰好恰好”、“最大最大”、“至少至少”、“不相撞不相撞”、“不脱不脱离离”等词语对临界状态给出了明确的暗等词语对临界状态给出了明确的暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词
2、语发示，审题时，一定要抓住这些特定的词语发掘其内含规律，找出临界条件。掘其内含规律，找出临界条件。有时，有些临界问题中并不显含上述常见有时，有些临界问题中并不显含上述常见的的“临界术语临界术语”，但审题时发现某个物理量，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生在变化过程中会发生突变突变，则该物理量突变，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。时物体所处的状态即为临界状态。解决临界问题的两种基本方法：解决临界问题的两种基本方法：（1 1）以定理、定律为依据，首先求出所研究问）以定理、定律为依据，首先求出所研究问题的一般规律和一般解，然后分析、讨论其特题的一般规律和一般解，然后分析、讨论其特殊
3、规律和特殊解殊规律和特殊解.（2 2）直接分析、讨论临界状态和相应的临界值，）直接分析、讨论临界状态和相应的临界值，求解出所研究问题的规律和解求解出所研究问题的规律和解.&（1 1）牛顿运动定律中的临界问题）牛顿运动定律中的临界问题&（2 2）圆周运动中的临界问题）圆周运动中的临界问题力学中常见的临界状态问题：力学中常见的临界状态问题：【理论阐释理论阐释】牛顿运动定律中的临界问题通常出现在：牛顿运动定律中的临界问题通常出现在：（1 1）物体在接触面）物体在接触面恰好不发生恰好不发生相对滑动；相对滑动；（2 2）物体）物体恰好脱离恰好脱离某接触面。某接触面。一、牛顿运动定律中的临界问题一、牛顿运
4、动定律中的临界问题例例1 1、如图，质量分别为如图，质量分别为m m 和和M M 的两物体叠放在的两物体叠放在光滑光滑水平地面上，水平地面上，两物体间的动摩擦因数为两物体间的动摩擦因数为，水平拉，水平拉力力F F 的作用在的作用在M M上，两物体相对静止一起向右运动。上，两物体相对静止一起向右运动。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求：求：物体物体m m 受的摩擦力受的摩擦力f f；要保持两物体相对静止，求拉力要保持两物体相对静止，求拉力F F 取值要求。取值要求。mMF典型例题典型例题1 1、如图，质量分别为、如图，质量分别为m m 和和M M 的两物体叠放在光
5、滑水的两物体叠放在光滑水平地面上，平地面上，两物体间的动摩擦因数为两物体间的动摩擦因数为，水平拉力，水平拉力F F作用在作用在m m上，两物体相对静止一起向右运动。（设上，两物体相对静止一起向右运动。（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）最大静摩擦力等于滑动摩擦力）求物体求物体M M 受到的摩擦力；受到的摩擦力；要保持两物体相对静止，求拉力要保持两物体相对静止，求拉力F F 取值要求。取值要求。mMF 针对训练针对训练例例2 2、如如图图所示，把所示，把长长方体切成方体切成质质量分量分别为别为m和和M的两部分，切面与底面的的两部分，切面与底面的夹夹角角为为，长长方体置方体置于光滑的水平面上，于光滑的
6、水平面上，设设切面光滑，切面光滑，则则至少用多大至少用多大的水平推力推的水平推力推m，m才相才相对对于于M 滑滑动动？典型例题典型例题2 2、一个一个质质量量为为0.2kg0.2kg的小球用的小球用细绳细绳吊在吊在倾倾角角=5353的斜面的斜面顶顶端，如端，如图图所示，斜面静止所示，斜面静止时时，球，球紧紧靠在斜面上，靠在斜面上，绳绳与斜面平行，不与斜面平行，不计计摩擦。斜面最摩擦。斜面最多以多大的加速度向右运多以多大的加速度向右运动时动时，小球不会脱离斜，小球不会脱离斜面。面。针对训练针对训练【理论阐释理论阐释】牛顿运动定律中的临界问题通常出现在：牛顿运动定律中的临界问题通常出现在：（1 1
7、）物体在接触面）物体在接触面恰好不发生恰好不发生相对滑动；相对滑动；（2 2）物体）物体恰好脱离恰好脱离某接触面。某接触面。前者一般隐含摩擦力为最大静摩擦力，前者一般隐含摩擦力为最大静摩擦力，后者隐含某弹力（支持力）为零。解决此类问后者隐含某弹力（支持力）为零。解决此类问题的方法是抓住满足临界值的条件，准确分析题的方法是抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程，从受力分析入手，列牛顿第二定律物理过程，从受力分析入手，列牛顿第二定律方程求解。方程求解。【理论阐释理论阐释】圆周运动主要涉及水平面内的圆周运动和竖直平面圆周运动主要涉及水平面内的圆周运动和竖直平面内的圆周运动两大类。无论是水平面内还是竖
8、直平面内的圆周运动两大类。无论是水平面内还是竖直平面内的圆周运动都有临界问题，对这类问题的求解一般内的圆周运动都有临界问题，对这类问题的求解一般是通过分析找出是通过分析找出极端状态极端状态即临界条件，再列方程求即临界条件，再列方程求解。解。二、圆周运动中的临界问题二、圆周运动中的临界问题例例3 3、一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为径为R R，甲、乙物体的质量分别是，甲、乙物体的质量分别是M M 和和m m（MmMm），它们），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的倍，两物体倍，两物体用一根长用一根长L
9、 L（LRLR）的轻绳连在一起，如图所示若将甲）的轻绳连在一起，如图所示若将甲物体放在转轴位置上，甲、乙之间连线刚好沿半径方向物体放在转轴位置上，甲、乙之间连线刚好沿半径方向被拉直，要使两物体与圆盘间不发生相对滑动，则转盘被拉直，要使两物体与圆盘间不发生相对滑动，则转盘旋转速度不得超过（两物体均看作质点）（旋转速度不得超过（两物体均看作质点）（）A A B B C C D D MmR典型例题典型例题D竖直面内圆运动竖直面内圆运动例例4 4、长度均为长度均为L L的轻杆和轻绳一端固定在转轴上的轻杆和轻绳一端固定在转轴上,另一端各系一个质量为另一端各系一个质量为m m的小球的小球,它们各自在竖它们
10、各自在竖直平面内恰好做圆周运动直平面内恰好做圆周运动,则小球运动到最低点则小球运动到最低点时时,杆、绳所受拉力之比为（杆、绳所受拉力之比为（）A.5:6 B.1:1 A.5:6 B.1:1 C.2:3 D.1:2 C.2:3 D.1:2典型例题典型例题A3 3、长为长为l的的轻绳轻绳一端系一一端系一质质量量为为m m的小球，一端固的小球，一端固定于定于O点，在点，在O点的正下方距点的正下方距O点点h处处有一枚有一枚钉钉子子P，现现将将绳绳拉至水平位置，将小球由静止拉至水平位置，将小球由静止释释放，欲放，欲使小球到达最低点后可以以使小球到达最低点后可以以P为圆为圆心做完整的心做完整的圆圆周运周运
11、动动，试试确定确定h应满应满足的条件足的条件.针对训练针对训练【解析解析】小球在运动过程中受重力及绳的拉力作用，小球在运动过程中受重力及绳的拉力作用，由于绳的拉力时刻与球的速度垂直，故绳的拉力不对由于绳的拉力时刻与球的速度垂直，故绳的拉力不对小球做功，即小球运动过程中只有重力做功，机械能小球做功，即小球运动过程中只有重力做功，机械能守恒，因此守恒，因此h h 越小，越小，C C的位置越高，小球在以的位置越高，小球在以P P 为圆心为圆心做圆周运动时经过做圆周运动时经过P P点正上方的速度点正上方的速度v v越小，由于越小，由于v v存在存在极小值，故极小值，故h h存在极小值，这个极小值为临界值存在极小值，这个极小值为临界值.l