专题 临界（极值）问题(课件)-高中物理课件（人教版必修第一册）

这是一份人教版 (2019)必修 第一册全册综合优秀课件ppt，共32页。PPT课件主要包含了临界问题，实例分析，典例分析，常见临界条件归纳，非标准解法，标准解法等内容，欢迎下载使用。
摩擦力是被动力，由物体间的相对运动趋势决定。①静摩擦力为零是运动趋势方向发生变化的临界状态。②静摩擦力最大是物体恰好保持相对静止的临界状态。（存在静摩擦的连接系统，当系统外力大于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达最大值）
2、临界问题的常见类型及临界条件
(1)弹力发生突变的临界条件（比如：绳子或者接触面）
弹力发生在两物体的接触面之间，是一种被动力，其大小由物体所处的运动状态决定。相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是弹力为零。
(2)摩擦力发生突变的临界条件
1、动力学中临界问题的特征
在动力学问题中出现某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态即为临界问题。问题中出现“最大”“最小”“刚好”“恰能”等关键词语，一般都会涉及临界问题，隐含相应的临界条件。（涉及临界状态的问题叫做临界问题）
3、求解临界极值问题的三种常用方法
（1）认真审题，仔细分析研究对象所经历的变化的物理过程，找出临界状态。（2）寻找变化过程中相应物理量的变化规律，找出临界条件。（3）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题。
解决临界问题的基本思路
【例题】在水平向右运动的小车上，有一倾角θ=370的光滑斜面，质量为m的小球被平行于斜面的细绳系住而静止于斜面上，如图所示。当小车分别以a1=g和a2=2g 的加速度水平向右运动时，绳对小球的拉力及斜面对小球的弹力各为多大？
易见 ：支持力FN 随加速度a 的增大而减小 当a=gctθ= 4g/3 时，支持力FN =0 小球即将脱离斜面
则沿x轴方向 FTcsθ-FNsinθ=ma沿y轴方向 FTsinθ+FNcsθ=mg
取小球为研究对象并受力分析，建立正交坐标系
将 a1=g 、a2=2g 分别代入得a1=g时：FT=7mg/5 ；FN=mg/5 a2=2g时：FT= 11mg/5 ；FN=-2mg/5
解：小球即将脱离斜面支持力FN =0
对小球进行受力分析，得合力：
F=mgctθ =ma
a=gctθ= 4g/3
因为a1=g＜ 4g/3，所以斜面对小球有弹力
则沿x轴方向 FTcsθ-FNsinθ=ma 沿y轴方向 FTsinθ+FNcsθ=mg
解得：FT=7mg/5 ；FN=mg/5
【小结】相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是相互作用的弹力刚好为零。
因为a2=2g ＞ 4g/3，所以小球已经脱离（飘离）斜面
故斜面对小球有弹力FN=0
【拓展】上述问题中，若小车向左加速运动 ，试求加速度a=g时的绳中张力。
则沿x轴方向 FNsinθ - FTcsθ =ma 沿y轴方向 FNcsθ + FTsinθ=mg
FT的负号表示绳已松弛，故FT=0
【小结】绳子松弛的临界条件是：绳中拉力刚好为零。
解：绳子即将变柔软时拉力FT =0
F=mgtanθ =ma
a=gtanθ= 3g/4
因为a=g ＞ 3g/4，故绳已松弛
绳上拉力为零FT =0
【例题】A、B两个滑块靠在一起放在光滑水平 面上，其质量分别为2m和m,从t=0时刻起，水平力F1和F2同时分别作用在滑块A和B上，如图所示。已知F1=（10+4t）N, F2=(40-4t)N,两力作用在同一直线上，求滑块开始滑动后，经过多长时间A、B发生分离？
解 ：由题意分析可得两物体分离的临界条件是：两物体之间刚好无相互作用的弹力，且此时两物体仍具有相同的加速度。分别以A、B为研究对象，水平方向受力分析如图
由牛顿第二定律得 F1=ma F2=2ma
即(40-4t) =2(10+4t）解得 t=5/3 (s)
【例题】有一质量M=4kg的小车置于光滑水平桌面上，在小车上放一质量m=6kg的物块，动摩擦因素µ=0.2,现对物块施加F=25N的水平拉力,如图所示，求小车的加速度？（设车与物块之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力且g取10m/s2)
再取整体为研究对象受力如图
而 F=25N