专题10__临界和极值问题[1].ppt
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1、第三章 牛顿运动定律河北师大附中河北师大附中河北师大附中河北师大附中 李喜昌李喜昌李喜昌李喜昌专题十专题十 临界和极值问题临界和极值问题 临界状态:临界状态:临界状态:临界状态:当物体从某种物理状态变化到另一种当物体从某种物理状态变化到另一种当物体从某种物理状态变化到另一种当物体从某种物理状态变化到另一种物理状态时,发生质的飞跃的转折状态通常叫做临界物理状态时,发生质的飞跃的转折状态通常叫做临界物理状态时,发生质的飞跃的转折状态通常叫做临界物理状态时,发生质的飞跃的转折状态通常叫做临界状态,出现状态,出现状态,出现状态,出现“临界状态临界状态临界状态临界状态”时,既可理解成时,既可理解成时,既
2、可理解成时,既可理解成“恰好出现恰好出现恰好出现恰好出现”也可以理解为也可以理解为也可以理解为也可以理解为“恰好不出现恰好不出现恰好不出现恰好不出现”的物理现象的物理现象的物理现象的物理现象.两物体分离的临界条件是:两物体分离的临界条件是:两物体分离的临界条件是:两物体分离的临界条件是:两物体之间刚好无相两物体之间刚好无相两物体之间刚好无相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速度和加互作用的弹力,且此时两物体仍具有相同的速度和加互作用的弹力,且此时两物体仍具有相同的速度和加互作用的弹力,且此时两物体仍具有相同的速度和加速度。速度。速度。速度。两物体相对滑动的临界条件是:两物
3、体相对滑动的临界条件是:两物体相对滑动的临界条件是:两物体相对滑动的临界条件是:两物体之间的静两物体之间的静两物体之间的静两物体之间的静摩擦力达到最大值,且此时两物体仍具有相同的速度摩擦力达到最大值,且此时两物体仍具有相同的速度摩擦力达到最大值,且此时两物体仍具有相同的速度摩擦力达到最大值,且此时两物体仍具有相同的速度和加速度。和加速度。和加速度。和加速度。绳刚好被拉直的临界条件是绳上拉力为零。绳刚好被拉直的临界条件是绳上拉力为零。绳刚好被拉直的临界条件是绳上拉力为零。绳刚好被拉直的临界条件是绳上拉力为零。绳刚好被拉断的临界条件是绳上拉力达到最大拉力。绳刚好被拉断的临界条件是绳上拉力达到最大拉
4、力。绳刚好被拉断的临界条件是绳上拉力达到最大拉力。绳刚好被拉断的临界条件是绳上拉力达到最大拉力。解决中学物理极值问题和临界问题的方法解决中学物理极值问题和临界问题的方法 1.1.极限法:在题目中知出现极限法:在题目中知出现极限法:在题目中知出现极限法:在题目中知出现“最大最大最大最大”、“最小最小最小最小”、“刚好刚好刚好刚好”“”“至少至少至少至少”“”“不超过不超过不超过不超过”等词语时,一般等词语时,一般等词语时,一般等词语时,一般隐含着临界问题,处理这类问题时,可把物理问题隐含着临界问题,处理这类问题时,可把物理问题隐含着临界问题,处理这类问题时,可把物理问题隐含着临界问题,处理这类问
5、题时,可把物理问题(或过程)(或过程)(或过程)(或过程)推向极端推向极端推向极端推向极端,分析在极端情况下可能出现,分析在极端情况下可能出现,分析在极端情况下可能出现,分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件,应用规律列出在极端情况下的状态和满足的条件,应用规律列出在极端情况下的状态和满足的条件,应用规律列出在极端情况下的状态和满足的条件,应用规律列出在极端情况下的方程,从而暴露出临界条件的方程,从而暴露出临界条件的方程,从而暴露出临界条件的方程,从而暴露出临界条件 2.2.假设法:有些物理过程中没有明显出现临界假设法:有些物理过程中没有明显出现临界假设法:有些物理过程中没有明显出现临界假
6、设法:有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索,但在变化过程中可能出现临界问题,问题的线索,但在变化过程中可能出现临界问题,问题的线索,但在变化过程中可能出现临界问题,问题的线索,但在变化过程中可能出现临界问题,也可能不出现临界问题,解答这类题,一般用假设也可能不出现临界问题,解答这类题,一般用假设也可能不出现临界问题,解答这类题,一般用假设也可能不出现临界问题,解答这类题,一般用假设法法法法 3.3.数学方法:将物理过程转化为数学公式,根数学方法:将物理过程转化为数学公式,根数学方法:将物理过程转化为数学公式,根数学方法:将物理过程转化为数学公式,根据数学表达式求解得出临界条件据数学表达式求
7、解得出临界条件据数学表达式求解得出临界条件据数学表达式求解得出临界条件3.如图所示,在水平铁轨上行驶的车厢里,用如图所示,在水平铁轨上行驶的车厢里,用细线悬挂一质量为细线悬挂一质量为m的小球,当列车减速时,的小球,当列车减速时,摆线与竖直方向夹角为摆线与竖直方向夹角为,求,求列车的加速度;列车的加速度;车厢的运动性质;车厢的运动性质;细线对小球的拉力细线对小球的拉力v向左匀加速运动或者向右匀减速运动向左匀加速运动或者向右匀减速运动向左匀加速运动或者向右匀减速运动向左匀加速运动或者向右匀减速运动加速度方向水平向左加速度方向水平向左加速度方向水平向左加速度方向水平向左拉力和竖直方向成拉力和竖直方向
8、成拉力和竖直方向成拉力和竖直方向成 角,沿绳的方向向上角,沿绳的方向向上角,沿绳的方向向上角,沿绳的方向向上mgTa光滑,相对静止光滑,相对静止光滑,相对静止光滑,相对静止aa几个临界问题几个临界问题 注意:注意:注意:注意:角的位置!角的位置!角的位置!角的位置!相对静止相对静止相对静止相对静止光滑,支持力为光滑,支持力为光滑,支持力为光滑,支持力为零,相对静止零,相对静止零,相对静止零,相对静止光滑,支持力为光滑,支持力为光滑,支持力为光滑,支持力为零,相对静止零,相对静止零,相对静止零,相对静止a例例例例1.1.如图,质量分别为如图,质量分别为如图,质量分别为如图,质量分别为mm、MM的
9、的的的A A、B B两木块叠放在光两木块叠放在光两木块叠放在光两木块叠放在光滑的水平地面上,滑的水平地面上,滑的水平地面上,滑的水平地面上,A A与与与与B B之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为。若要。若要。若要。若要保持保持保持保持A A和和和和B B相对静止,则施于相对静止,则施于相对静止,则施于相对静止,则施于A A的水平拉力的水平拉力的水平拉力的水平拉力F F的最大值为的最大值为的最大值为的最大值为多少?若要保持多少?若要保持多少?若要保持多少?若要保持A A和和和和B B相对静止,则施于相对静止,则施于相对静止,则施于相对静止,则施于B B的水平
10、拉力的水平拉力的水平拉力的水平拉力F F的最大值为多少?若要把的最大值为多少?若要把的最大值为多少?若要把的最大值为多少?若要把B B从从从从A A下表面拉出,则施于下表面拉出,则施于下表面拉出,则施于下表面拉出,则施于B B的水平拉力最小值为多少?的水平拉力最小值为多少?的水平拉力最小值为多少?的水平拉力最小值为多少?mMBAm解:(解:(解:(解:(1 1 1 1)设保持设保持设保持设保持A A A A、B B B B相对静止施于相对静止施于相对静止施于相对静止施于A A A A的最的最的最的最大拉力为大拉力为大拉力为大拉力为F F F FA A A A,此时此时此时此时A A A A、B
11、 B B B之间达到最大静摩擦之间达到最大静摩擦之间达到最大静摩擦之间达到最大静摩擦力力力力 mgmgmgmg,对于整体和物体,对于整体和物体,对于整体和物体,对于整体和物体B B B B,分别应用牛顿,分别应用牛顿,分别应用牛顿,分别应用牛顿第二定律第二定律第二定律第二定律联立联立联立联立两式解出两式解出两式解出两式解出FmAmMBAm量变积累到一定程度,发生质变,出现临界状态设保持设保持设保持设保持A A A A、B B B B相对静止施于相对静止施于相对静止施于相对静止施于B B B B的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为F F F FB B B B,此时此时此时此时A A
12、A A、B B B B之间达之间达之间达之间达到最大静摩擦力到最大静摩擦力到最大静摩擦力到最大静摩擦力 mgmgmgmg,对于整体和物体,对于整体和物体,对于整体和物体,对于整体和物体A A A A,分别应用牛顿第二定,分别应用牛顿第二定,分别应用牛顿第二定,分别应用牛顿第二定律律律律FmBmMBAm联立联立联立联立两式解出两式解出两式解出两式解出若要把若要把若要把若要把B B B B从从从从A A A A下表面拉出,则施于下表面拉出,则施于下表面拉出,则施于下表面拉出,则施于B B B B的水平拉力的最小值跟保持的水平拉力的最小值跟保持的水平拉力的最小值跟保持的水平拉力的最小值跟保持A A
13、A A、B B B B相对静止施于相对静止施于相对静止施于相对静止施于B B B B的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为的最大拉力为F F F FB B B B物理意义相同答案同物理意义相同答案同物理意义相同答案同物理意义相同答案同 理解临界状态的“双重性”整体法和隔离法相结合例例例例2.2.如图所示,如图所示,如图所示,如图所示,mmA A=1kg,m=1kg,mB B=2kg,A=2kg,A、B B间的最大静摩擦间的最大静摩擦间的最大静摩擦间的最大静摩擦力为力为力为力为5N,5N,水平面光滑,用水平力水平面光滑,用水平力水平面光滑,用水平力水平面光滑,用水平力F F拉拉拉拉B B,当拉力大
14、小分别,当拉力大小分别,当拉力大小分别,当拉力大小分别为为为为F F1 1=10N=10N和和和和F F2 2=20N=20N时,时,时,时,A A、B B的加速度各为多大?的加速度各为多大?的加速度各为多大?的加速度各为多大?mABF解:假设拉力为解:假设拉力为解:假设拉力为解:假设拉力为F F F F0 0 0 0时,时,时,时,A A A A、B B B B之间的静摩擦力之间的静摩擦力之间的静摩擦力之间的静摩擦力达到达到达到达到5N5N5N5N,它们刚好保持相对静止对于整体,它们刚好保持相对静止对于整体,它们刚好保持相对静止对于整体,它们刚好保持相对静止对于整体和物体和物体和物体和物体A
15、 A A A,分别应用牛顿第二定律,分别应用牛顿第二定律,分别应用牛顿第二定律,分别应用牛顿第二定律联立联立联立联立两式解出两式解出两式解出两式解出(1)1)1)1)当当当当F=10NF=10NF=10NF=10N15N15N15N15N时时时时,A,A,A,A、B B B B一定相对静止,对于整体关键牛顿一定相对静止,对于整体关键牛顿一定相对静止,对于整体关键牛顿一定相对静止,对于整体关键牛顿第二定律第二定律第二定律第二定律(2)(2)(2)(2)当当当当F=20NF=20NF=20NF=20N15N15N15N15N时时时时,A,A,A,A、B B B B一定相对滑动,对于一定相对滑动,对
16、于一定相对滑动,对于一定相对滑动,对于A A A A和和和和B B B B分别应用分别应用分别应用分别应用牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律两个物体之间发生相对滑动的临界条件是(1)它们之间的摩擦力达到最大静摩擦力(刚好滑动)(2)它们的加速度相等(刚好不滑动)。例例例例4.4.如图所示如图所示如图所示如图所示,把长方体切成质量分别为把长方体切成质量分别为把长方体切成质量分别为把长方体切成质量分别为mm和和和和MM的两部分,的两部分,的两部分,的两部分,切面与底面的夹角为切面与底面的夹角为切面与底面的夹角为切面与底面的夹角为,长方体置于光滑的水平地面,设长方体置于光滑的水平地面,
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- 专题 10 _ 临界 极值 问题
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