高考物理【一轮复习】讲义08　第二章　思维进阶课二　共点力的动态平衡课件PPT

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[学习目标]　1．学会运用解析法、图解法等分析处理动态平衡问题。 2．会分析平衡中的临界与极值，并会进行相关计算。
进阶1　共点力的动态平衡
1．动态平衡是指物体的受力状态缓慢发生变化，但在变化过程中，每一个状态均可视为平衡状态。常用方法：图解法、解析法、相似三角形法、辅助圆法等。2．动态平衡问题分析
角度1　解析法的应用1．对研究对象进行受力分析，画出受力示意图。2．根据物体的平衡条件列式，得到因变量与自变量的关系表达式(通常要用到三角函数)。3．根据自变量的变化确定因变量的变化。
[典例1]　如图所示，绕过滑轮的轻绳一端固定在竖直墙面上，站在地面上的人用手拉着绳的另一端，滑轮下吊着一个小球，处于静止状态，不计滑轮摩擦。保持B点高度不变，手与绳无相对滑动且球不碰地。在人缓慢向右移动一小段距离的过程中(　　)A．绳上张力变大B．人对地面的压力变大C．滑轮受到绳的作用力不变D．地面对人的摩擦力变大
角度2　图解法的应用物体受三个力作用并处于平衡状态：一个力恒定，另一个力的方向恒定时可用此法。由三角形中边长的变化知力的大小的变化，还可判断出极值。
[典例2]　(多选)如图所示，足够长的斜面固定在水平地面上，斜面上有一光滑小球，跨过滑轮的细线一端系住小球，另一端系在竖直弹簧的上端，弹簧的下端固定在地面上。手持滑轮，系统处于平衡状态。若滑轮在手的控制下缓慢向下移动，直到拉着小球的细线与斜面平行，则这一过程中(　　)A．弹簧弹力先减小后增大B．弹簧弹力逐渐减小C．斜面对小球支持力逐渐减小D．斜面对小球支持力逐渐增大
BD　[在缓慢移动过程中，小球在重力G、斜面对其的支持力FN和细线上的张力FT三力的作用下保持动态平衡，故三个力可以构成一个封闭的矢量三角形，如图所示，因G的大小和方向始终不变，FN的方向不变，大小可变，FT的大小、方向都在变，因此可以作出一系列矢量三角形，由图可知，FN逐渐增大，FT只能变化到与FN垂直，故FT是逐渐变小的，因弹簧弹力与FT大小相等，则弹簧弹力逐渐减小，选项B、D正确，A、C错误。]
角度3　相似三角形法的应用物体受三个力平衡，其中一个力恒定，另外两个力的方向同时变化，当所作“力的矢量三角形”与空间的某个“几何三角形”总相似时，可利用相似三角形对应边成比例进行计算。
[典例3]　(2024·河北唐山高三统考)如图所示，木板B放置在粗糙水平地面上，O为光滑铰链。轻杆一端与铰链O固定连接，另一端固定连接一质量为m的小球A。现将轻绳一端拴在小球A上，另一端通过光滑的定滑轮O′由力F牵引，定滑轮位于O的正上方，整个系统处于静止状态。现改变力F的大小使小球A和轻杆从图示位置缓慢运动到O′正下方，木板始终保持静止，则在整个过程中(　　)
A．外力F大小不变B．轻杆对小球的作用力大小变小C．地面对木板的支持力逐渐变小D．地面对木板的摩擦力逐渐减小
角度4　辅助圆法的应用如图所示，物体受三个共点力作用而平衡，其中一力恒定，另外两力方向一直变化，但两力的夹角不变，作出不同状态的矢量三角形，利用两力夹角不变，可以作出动态圆(也可以由正弦定理列式求解)，恒力为圆的一条弦，根据不同位置判断各力的大小变化。
AD　[解法一　以重物为研究对象分析受力情况，受重力mg、OM绳上拉力F2、MN绳上拉力F1，由题意知，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图所示，F1、F2的夹角不变，在F2转至水平的过程中，矢量三角形在同一外接圆上，由图可知，MN上的张力F1逐渐增大，OM上的张力F2先增大后减小，所以A、D正确，B、C错误。
进阶2　平衡中的临界与极值问题
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。2．极值问题平衡中的极值问题，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。
3．解决极值问题和临界问题的方法(1)极限分析法：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(画出函数图像)，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。
角度1　极值问题[典例5]　质量为M的木楔倾角为θ(θ