（浙江选考）2019届高考物理二轮复习 微专题9 图解法分析动力学临界问题课件

1、微专题九微专题九 图解法分析动力学临界问图解法分析动力学临界问 题题 -2- 图解法的精髓是根据力的平行四边形定则将物体受力按顺序首 尾相接形成力的多边形,然后根据物体间保持相对静止时力允许的 变化范围,确定加速度或者其他条件的允许范围。具体如下: -3- 一、弹力类临界问题 类型一类型一 轻绳类临界问题轻绳类临界问题 轻绳有两类临界问题绷紧和绷断,绷紧要求FT0,不绷断要 求FTFTm。合起来即0FTFTm。 -4- 【例1】如图所示,绳AC、BC一端拴在竖直杆上,另一端拴着一 个质量为m的小球,其中AC绳长度为l。当竖直杆绕竖直方向以某 一角速度转动时,绳AC、BC均处于绷直状态,此时AC

2、绳与竖直方 向夹角为30,BC绳与竖直方向夹角为45。试求的取值范围。已 知重力加速度为g。 -5- 解析:若两绳中均有张力,则小球受力如图所示,将FT1、FT2合成为 一个力F合,由平行四边形定则易知F合方向只能在CA和CB之间,将 mg、F合按顺序首尾相接,与二者的合力ma形成如图所示三角形,其 中mg不变,ma方向水平指向圆心,则由F合的方向允许的范围,即可 由图轻松求出ma允许的范围为mgtan30mamgtan45 其中a=2lsin30,代入上式,得 -6- 类型二类型二 支持力类临界问题支持力类临界问题 两物体挤压在一起(接触)的条件是两者之间的弹力FN0。 【例2】如图所示,在

3、倾角为的光滑斜面上端固定一劲度系数为 k的轻质弹簧,弹簧下端连有一质量为m的小球,小球被一垂直于斜 面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变,若手持挡板A以加速度 a(agsin)沿斜面匀加速下滑,求:从挡板开始运动到小球与挡板分 离所经历的时间。 -7- 解析:小球受力如图所示,将这四个力按顺序首尾相接,与四者的 合力形成如图所示三角形,其中mg、FN1、ma不变,F=kx和FN的方 向不变,两者之和不变。随着挡板向下运动,F=kx逐渐增大,则FN逐 渐减小,当FN=0时,小球与挡板分离,有F=kx=mgsin-ma -8- 二、摩擦力类临界问题 类型类型一一 滑动摩擦滑动摩擦力类临界问题力类临界问

4、题 这类问题中,可将弹力和滑动摩擦力合成为一个力,这个力的方 向是确定的。 -9- 【例3】水平地面上有一木箱,木箱与地面间的动摩擦因数为 (01)。现对木箱施加一拉力F,使木箱做匀速直线运动。设F 的方向与水平地面的夹角为,如图所示,在从0逐渐增大到90的过 程中,木箱的速度保持不变,则() A.F先减小后增大 B.F一直增大 C.F一直减小 D.F先增大后减小 答案:A -10- 解析:木箱受力如图,将支持力FN和滑动摩擦力Ff合成为一个力F 合,由Ff=FN可知,tan=。 由平衡条件可知,将三个力按顺序首尾相接,可形成如图所示闭 合三角形,其中重力mg保持不变,F合的方向始终与竖直方向

5、成角。 则由图可知,当从0逐渐增大到90的过程中,F先减小后增大。 -11- 类型二类型二 静摩擦力类临界问题静摩擦力类临界问题 静摩擦力允许在一定范围内变化:-FfmFfFfm,Ffm=0FN。将弹 力和静摩擦力合成为一个力,这个力的方向也就允许在一定范围内 变化。 -12- 【例4】如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称 轴以恒定角速度转动,盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆 盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为 (设最大 静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30,g取10 m/s2。 则的最大值是() 答案:C -13- 解析:垂直圆盘向下看,物体受

6、力如图所示,静摩擦力Ff和重力沿 圆盘向下的分力mgsin30的合力即向心力ma。将这两个力按顺序 首尾相接,与它们的合力ma形成闭合三角形,其中mgsin30保持不 变、ma大小不变,静摩擦力Ffmgcos30。 由图易知,当小物体转到最低点时,静摩擦最大,为 Ffm=mgsin30+m2rmgcos30,解得1.0 rad/s。 -14- 练如图所示,轻杆的一端固定一光滑球体,杆的另一端O为自由 转动轴,而球又搁置在光滑斜面上。若杆与墙面的夹角为,斜面倾 角为,开始时轻杆与竖直方向的夹角,且+90,则为使斜面 能在光滑水平面上向右做匀速直线运动,在球体离开斜面之前,作 用于斜面上的水平外力F的大小及轻杆受力FT和地面对斜面的支 持力FN的大小变化情况是() A.F逐渐增大,FT逐渐