高中物理新教材同步必修第一册课件+讲义 第4章　专题强化　动力学临界问题

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高中物理新教材同步课件必修第一册高中物理新教材特点分析（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。第四章DONGLIXUELINJIEWENTI专题强化　动力学临界问题探究重点 提升素养 / 专题强化练 1.掌握动力学临界问题的分析方法.2.会分析几种典型临界问题的临界条件.学习目标内容索引探究重点　提升素养探究重点　提升素养Part　11.临界问题：某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态.2.关键词语：在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰好”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件.3.临界问题的常见类型及临界条件(1)接触与脱离的临界条件：两物体间的弹力恰好为零.(2)相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大静摩擦力.(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断裂的临界条件是实际张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是张力为零.(4)加速度最大、最小与速度最大、最小的临界条件：当所受合力最大时，具有最大加速度；当所受合力最小时，具有最小加速度.当出现加速度为零时，物体处于临界状态，对应的速度达到最大值或最小值.4.解答临界问题的三种方法(1)极限法：把问题推向极端，分析在极端情况下可能出现的状态，从而找出临界条件.(2)假设法：有些物理过程没有出现明显的临界线索，一般用假设法，即假设出现某种临界状态，分析物体的受力情况与题设是否相同，然后再根据实际情况处理.(3)数学法：将物理方程转化为数学表达式，如二次函数、不等式、三角函数等，然后根据数学中求极值的方法，求出临界条件.一、接触与脱离的临界问题　如图所示，细线的一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球(重力加速度为g).例1答案　g(1)当滑块以多大的加速度向右运动时，线对小球的拉力刚好等于零？当FT＝0时，小球受重力mg和斜面支持力FN作用，如图甲所示.由牛顿第二定律得FNcos 45°＝mg，FNsin 45°＝ma1，解得a1＝g.故当向右运动的加速度为g时线对小球的拉力刚好为0.(2)当滑块以多大的加速度向左运动时，小球对滑块的压力刚好等于零？答案　g由牛顿第三定律知，小球对滑块压力刚好为零时，滑块对小球支持力也为零.当FN＝0时，小球受重力和拉力，由牛顿第二定律得F合＝ma2，(3)当滑块以2g的加速度向左运动时，线上的拉力为多大？(不计空气阻力)二、绳子断裂或松弛的临界问题　如图所示，两细绳与水平车顶夹角分别为60°和30°，物体质量为m，当小车以大小为2g的加速度向右做匀加速直线运动时，求绳1和绳2的拉力大小.(g为重力加速度)例2　(2021·南京市高一上期末)如图所示，质量为M的木板放在水平桌面上，木板上表面有一质量为m的物块，物块与木板、木板与桌面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g，设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，若要以水平外力F将木板抽出，则力的大小应大于A.μmg B.μ(M＋m)gC.2μ(M＋m)g D.μ(2M＋m)g例3三、相对静止(或滑动)的临界问题√对物块与木板分别进行受力分析如图所示，对物块有：μmg＝ma1，得a1＝μg，对木板有：解得：F>2μ(M＋m)g，故A、B、D错误，C正确.　(多选)如图所示，已知物块A、B的质量分别为m1＝4 kg、m2＝1 kg，A、B间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A与水平地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g取10 m/s2，在水平力F的推动下，要使A、B一起运动且B不下滑，则力F的大小可能是A.50 N B.100 N C.125 N D.150 N例4√√分析两物体叠加问题的基本思路规律方法返回专题强化练Part　21.(多选)一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连，小球某时刻正处于如图所示状态，设斜面对小球的支持力为FN，细绳对小球的拉力为FT，若某时刻FT为零，则此时小车可能的运动情况是A.小车向右做加速运动B.小车向右做减速运动C.小车向左做加速运动D.小车向左做减速运动12345678√√12345678小球和小车具有相同的加速度，所以小球的加速度只能沿水平方向，根据牛顿第二定律知，小球受到的合力方向水平；小球受到重力和斜面对其向左偏上的支持力作用，二力的合力只能水平向左，所以小车应向左做加速运动或向右做减速运动，选项B、C正确.2.质量为0.1 kg的小球，用细线吊在倾角α＝37°的斜面上，如图所示，系统静止时细线与斜面平行，不计一切摩擦.当斜面体水平向右匀加速运动时，小球与斜面刚好不分离，则斜面体的加速度为(重力加速度为g)12345678√123456783.如图所示，在水平光滑桌面上放有m1和m2两个小物块，它们中间有水平细线连接.已知m1＝3 kg，m2＝2 kg，连接它们的细线最大能承受6 N的拉力.现用水平外力F1向左拉m1或用水平外力F2向右拉m2，为保持细线不断，则F1与F2的最大值分别为A.10 N　15 N B.15 N　6 NC.12 N　10 N D.15 N　10 N12345678√12345678用水平外力F1向左拉m1，对m1有F1－FT＝m1a1，对m2有FT＝m2a1，解得F1最大值为15 N；用水平外力F2向右拉m2，对m2有F2－FT＝m2a2，对m1有FT＝m1a2，解得F2最大值为10 N，选项A、B、C错误，D正确.123456784.如图所示，A、B两个物体叠放在一起，静止在粗糙水平地面上，B与水平地面间的动摩擦因数μ1＝0.1，A与B间的动摩擦因数μ2＝0.2.已知A的质量m＝2 kg，B的质量M＝3 kg，重力加速度g取10 m/s2.现对物体B施加一个水平向右的恒力F，为使A与B保持相对静止，则恒力F的最大值是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)A.20 N B.15 N C.10 N D.5 N√12345678恒力最大时，对A有μ2mg＝ma；对A、B整体有Fmax－μ1(m＋M)g＝(m＋M)a，联立解得Fmax＝15 N，选项B正确.5.(2022·百色市高一期末)如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上，A、B质量分别为mA＝6 kg、mB＝2 kg，A、B之间的动摩擦因数μ＝0.2，水平向右的拉力F作用在物体A上，开始时F＝10 N，此后逐渐增加，在增大的过程中(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，则A.当拉力F<12 N时，物体均保持静止状态B.两物体始终没有相对滑动C.两物体从受力开始就有相对滑动D.要让两物体发生相对滑动需要F大于48 N12345678√12345678由于水平面光滑，当拉力F<12 N时，合外力不为零，所以A、B两物体均不能保持静止状态，A错误；当A、B间的静摩擦力达到最大，即要发生相对滑动时，Ffm＝μmAg＝12 N，此时物体B的加速度为am＝ ＝6 m/s2，对AB整体来说F＝(mA＋mB)am＝48 N，故当F从10 N逐渐增到48 N的过程中，两物体不产生相对滑动，大于48 N则两物体会发生相对滑动，D正确，B、C错误.123456786.如图所示，两个质量均为m的物块叠放压在一个竖直轻弹簧上面，处于静止状态，弹簧的劲度系数为k，t＝0时刻，物块受到一个竖直向上的作用力F，使得物块以0.5g(g为重力加速度的大小)的加速度匀加速上升，则A、B分离时B的速度为√123456787.如图所示，质量为4 kg的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖直方向的夹角为37°.已知g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：(1)当汽车以a1＝2 m/s2的加速度向右匀减速行驶时，细绳对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小；12345678答案　50 N　22 N当汽车向右匀减速行驶时，设小球所受车后壁弹力为0时(临界状态)的加速度为a0，受力分析如图甲所示.12345678由牛顿第二定律和平衡条件得：FTsin 37°＝ma0，FTcos 37°＝mg，联立并代入数据得：a0＝7.5 m/s2.当汽车以加速度a1＝2 m/s2tan θ，故当F＝0时，木块静止在斜面上，即F的最小值为0.根据题意可知，当木块相对斜面恰不向上滑动时，F有最大值Fm.设此时两物体运动的加速度为a，两物体之间的摩擦力大小为Ff，斜面体对木块的支持力为FN.对整体和木块分别进行受力分析，如图甲、乙：对整体受力分析：Fm＝(m＋M)a，12345678对木块受力分析：Ff＝μFN，Ffcos θ＋FNsin θ＝ma，FNcos θ＝mg＋Ffsin θ，联立以上各式，代入数据解得Fm＝310 N，故F的大小范围为0≤F≤310 N.返回