《【高考調(diào)研】2015高考物理總復(fù)習(xí) 26專題 平衡物體的臨界狀態(tài)與極值問(wèn)題課件 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【高考調(diào)研】2015高考物理總復(fù)習(xí) 26專題 平衡物體的臨界狀態(tài)與極值問(wèn)題課件 新人教版（45頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第6單元專題平衡物體的臨界狀單元專題平衡物體的臨界狀態(tài)與極值問(wèn)題態(tài)與極值問(wèn)題 一、臨界狀態(tài)問(wèn)題一、臨界狀態(tài)問(wèn)題1臨界狀態(tài)臨界狀態(tài)某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象或物體從某種狀態(tài)某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象或物體從某種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)時(shí)，發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫臨界狀變化為另一種狀態(tài)時(shí)，發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫臨界狀態(tài)態(tài)2平衡物體的臨界狀態(tài)問(wèn)題平衡物體的臨界狀態(tài)問(wèn)題平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處平衡狀態(tài)將要變化的平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處平衡狀態(tài)將要變化的狀態(tài)，涉及到平衡物體的臨界狀態(tài)的問(wèn)題稱為平衡物體的臨狀態(tài)，涉及到平衡物體的臨界狀態(tài)的問(wèn)題稱為平衡物體的臨界問(wèn)題界問(wèn)題3臨界狀態(tài)的

2、特征臨界狀態(tài)的特征體現(xiàn)為體現(xiàn)為“恰好出現(xiàn)恰好出現(xiàn)”或或“恰好不出現(xiàn)恰好不出現(xiàn)”的某種現(xiàn)象或狀的某種現(xiàn)象或狀態(tài)平衡問(wèn)題的臨界狀態(tài)，常常通過(guò)一些特殊詞語(yǔ)來(lái)表達(dá)，態(tài)平衡問(wèn)題的臨界狀態(tài)，常常通過(guò)一些特殊詞語(yǔ)來(lái)表達(dá)，如如“恰恰”“”“最大最大”“”“最多最多”“”“至少至少”等如等如“剛好沿斜面勻剛好沿斜面勻速下滑速下滑”，不僅隱含，不僅隱含a0，還隱含，還隱含tan的條件的條件有些運(yùn)動(dòng)變化中，一些物理量變化到零的時(shí)刻常是一種有些運(yùn)動(dòng)變化中，一些物理量變化到零的時(shí)刻常是一種臨界狀態(tài)的表現(xiàn)臨界狀態(tài)的表現(xiàn)【例【例1】一有固定斜面的小車在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)，一有固定斜面的小車在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)，小球通過(guò)細(xì)繩

3、與車頂相連小球某時(shí)刻正處于圖示狀態(tài)設(shè)小球通過(guò)細(xì)繩與車頂相連小球某時(shí)刻正處于圖示狀態(tài)設(shè)斜面對(duì)小球的支持力為斜面對(duì)小球的支持力為N，細(xì)繩對(duì)小球的拉力為，細(xì)繩對(duì)小球的拉力為T，關(guān)于此時(shí)，關(guān)于此時(shí)刻小球的受力情況，下列說(shuō)法正確的是刻小球的受力情況，下列說(shuō)法正確的是()A若小車向左運(yùn)動(dòng)，若小車向左運(yùn)動(dòng)，N可能為零可能為零B若小車向左運(yùn)動(dòng)，若小車向左運(yùn)動(dòng)，T可能為零可能為零C若小車向右運(yùn)動(dòng)，若小車向右運(yùn)動(dòng)，N不可能為零不可能為零D若小車向右運(yùn)動(dòng)，若小車向右運(yùn)動(dòng)，T不可能為零不可能為零【解析】【解析】對(duì)小球受力分析，一般情況下受力如圖所對(duì)小球受力分析，一般情況下受力如圖所示，但小球是否同時(shí)受拉力及支持力要根

4、據(jù)車的加速度情況示，但小球是否同時(shí)受拉力及支持力要根據(jù)車的加速度情況分析；若小車向左運(yùn)動(dòng)做減速運(yùn)動(dòng)，則加速度向右，小球受分析；若小車向左運(yùn)動(dòng)做減速運(yùn)動(dòng)，則加速度向右，小球受重力及繩子的拉力可以使小球的加速度與小車相同，故此時(shí)重力及繩子的拉力可以使小球的加速度與小車相同，故此時(shí)N為零，故為零，故A項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；若小球向左加速運(yùn)動(dòng)，則加速度向左，此時(shí)重力與斜面若小球向左加速運(yùn)動(dòng)，則加速度向左，此時(shí)重力與斜面的支持力可以使合力向左，則繩子的拉力為零，故的支持力可以使合力向左，則繩子的拉力為零，故B項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；同理可知當(dāng)小球向右時(shí)，也可能做加速或減速運(yùn)動(dòng)，故加速同理可知當(dāng)小球向右時(shí)，也可能做加速

5、或減速運(yùn)動(dòng)，故加速度也可能向右或向左，故度也可能向右或向左，故N和和T均可以為零，故均可以為零，故C、D項(xiàng)均錯(cuò)項(xiàng)均錯(cuò)誤誤【答案】【答案】AB二、極值問(wèn)題二、極值問(wèn)題極值問(wèn)題是指研究平衡問(wèn)題中某物理量變化時(shí)出現(xiàn)的最極值問(wèn)題是指研究平衡問(wèn)題中某物理量變化時(shí)出現(xiàn)的最大值或最小值大值或最小值【例【例2】當(dāng)物體從高空下落時(shí)，空氣的阻力隨速度的增當(dāng)物體從高空下落時(shí)，空氣的阻力隨速度的增大而增大，因此經(jīng)過(guò)一段距離后將勻速下落，這個(gè)速度稱為大而增大，因此經(jīng)過(guò)一段距離后將勻速下落，這個(gè)速度稱為此物體下落的終極速度，已知球形物體速度不大時(shí)所受的空此物體下落的終極速度，已知球形物體速度不大時(shí)所受的空氣阻力正比于速度

6、氣阻力正比于速度v，且正比于球半徑，且正比于球半徑r，即阻力，即阻力fkrv，k是是比例系數(shù)對(duì)于常溫下的空氣，比例系數(shù)比例系數(shù)對(duì)于常溫下的空氣，比例系數(shù)k3.4104 Ns/m.已知水的密度已知水的密度1.0103 kg/m3，取重力加速度，取重力加速度g10 m/s2.試求半徑試求半徑r0.10 mm的球形雨滴在無(wú)風(fēng)情況下的終極速的球形雨滴在無(wú)風(fēng)情況下的終極速度度vT.(結(jié)果取兩位數(shù)字結(jié)果取兩位數(shù)字)【學(xué)法指導(dǎo)】【學(xué)法指導(dǎo)】(1)“終極速度終極速度”這一說(shuō)法在平時(shí)的解題中這一說(shuō)法在平時(shí)的解題中是經(jīng)常遇到，如是經(jīng)常遇到，如“達(dá)到最大速度達(dá)到最大速度”“”“速度不能再增加速度不能再增加”等，等，

7、均表明以恒定速度運(yùn)動(dòng)加速度為均表明以恒定速度運(yùn)動(dòng)加速度為0，合外力為，合外力為0.體現(xiàn)出物理體現(xiàn)出物理量出現(xiàn)最大值特點(diǎn)理解最大速度這一概念時(shí)，要注意結(jié)合量出現(xiàn)最大值特點(diǎn)理解最大速度這一概念時(shí)，要注意結(jié)合物體存在的狀態(tài)如單擺振動(dòng)的平衡位置，達(dá)到最大速度，物體存在的狀態(tài)如單擺振動(dòng)的平衡位置，達(dá)到最大速度，其合力為零是指沿振動(dòng)方向的合外力，這也是全面理解其合力為零是指沿振動(dòng)方向的合外力，這也是全面理解“平平衡位置衡位置”這一概念所必需的這一概念所必需的(2)本題求解的另一個(gè)訓(xùn)練目的在于培養(yǎng)自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忸}本題求解的另一個(gè)訓(xùn)練目的在于培養(yǎng)自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忸}作風(fēng)，從應(yīng)試角度看，若作風(fēng)，從應(yīng)試角度看，若vT1.

8、2 m/s寫成寫成vT1.23 m/s，則不，則不能得全分，注意題目的要求能得全分，注意題目的要求【例【例1】如圖所示，將質(zhì)量為如圖所示，將質(zhì)量為M的木塊，分成質(zhì)量為的木塊，分成質(zhì)量為m1、m2兩部分，并用細(xì)線連接，置于光滑水平桌面上，兩部分，并用細(xì)線連接，置于光滑水平桌面上，m2通通過(guò)定滑輪豎直懸掛，過(guò)定滑輪豎直懸掛，m1和和m2有何種關(guān)系才能使系統(tǒng)在加速運(yùn)有何種關(guān)系才能使系統(tǒng)在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中繩的拉力最大？拉力的最大值是多少？動(dòng)過(guò)程中繩的拉力最大？拉力的最大值是多少？(1)求物塊加速度的大小及到達(dá)求物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大??；點(diǎn)時(shí)速度的大??；(2)拉力拉力F與斜面的夾角多大時(shí)，拉

9、力與斜面的夾角多大時(shí)，拉力F最?。坷ψ钚?？拉力F的最的最小值是多少？小值是多少？【解析】【解析】(1)設(shè)物塊加速度的大小為設(shè)物塊加速度的大小為a，到達(dá)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度點(diǎn)時(shí)速度的大小為的大小為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，得，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，得【觸類旁通】【觸類旁通】木箱重為木箱重為G，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，用斜向上的力，用斜向上的力F拉木箱，使之沿水平地面勻速前進(jìn)，如圖拉木箱，使之沿水平地面勻速前進(jìn)，如圖所示，問(wèn)角所示，問(wèn)角為何值時(shí)拉力為何值時(shí)拉力F最??？這個(gè)最小值為多大？最??？這個(gè)最小值為多大？3數(shù)形結(jié)合求極值數(shù)形結(jié)合求極值【例【例3】如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的球，放

10、在傾角為的球，放在傾角為的光的光滑斜面上，試分析擋板滑斜面上，試分析擋板AO與斜面間的傾角與斜面間的傾角多大時(shí)，多大時(shí)，AO所受所受壓力最小？壓力最??？【解析】【解析】對(duì)球受力分析如圖所示，由前面所學(xué)動(dòng)態(tài)平對(duì)球受力分析如圖所示，由前面所學(xué)動(dòng)態(tài)平衡知識(shí)，可知衡知識(shí)，可知N1與與N2的合力始終與的合力始終與G等大反向，且等大反向，且N1方方向不變隨向不變隨角增大，角增大，N2在減小，當(dāng)在減小，當(dāng)90時(shí)，即時(shí)，即N2與與N1垂直時(shí)有最小值即垂直時(shí)有最小值即90，N2minmgsin【答案】【答案】90mgsin【學(xué)法指導(dǎo)】【學(xué)法指導(dǎo)】數(shù)形結(jié)合求極值是一種形象、直觀、減數(shù)形結(jié)合求極值是一種形象、直觀、

11、減小數(shù)學(xué)運(yùn)算的有效方法要掌握這種分析問(wèn)題的思路和方小數(shù)學(xué)運(yùn)算的有效方法要掌握這種分析問(wèn)題的思路和方法法一、承重極限一、承重極限【例【例1】(經(jīng)典題經(jīng)典題)如圖所示，不計(jì)重力的細(xì)繩如圖所示，不計(jì)重力的細(xì)繩AB與豎直與豎直墻夾角為墻夾角為60，輕桿，輕桿BC與豎直墻夾角為與豎直墻夾角為30，桿可繞，桿可繞C自由自由轉(zhuǎn)動(dòng)，若細(xì)繩承受的最大拉力為轉(zhuǎn)動(dòng)，若細(xì)繩承受的最大拉力為200 N，輕桿能承受的最大壓，輕桿能承受的最大壓力為力為300 N，則在，則在B點(diǎn)最多能掛多重的物體？點(diǎn)最多能掛多重的物體？【解析】【解析】以結(jié)點(diǎn)以結(jié)點(diǎn)B為研究對(duì)象，受力如圖所示三力為研究對(duì)象，受力如圖所示三力作用的平衡，首先利用

12、拉密定理找出各力間的制約關(guān)系作用的平衡，首先利用拉密定理找出各力間的制約關(guān)系【答案】【答案】346.4 N【學(xué)法指導(dǎo)】【學(xué)法指導(dǎo)】承重極限問(wèn)題是歷年高考考查的熱承重極限問(wèn)題是歷年高考考查的熱點(diǎn)點(diǎn)“承重極限承重極限”的難點(diǎn)在于哪一個(gè)力為基準(zhǔn)解決這類題的難點(diǎn)在于哪一個(gè)力為基準(zhǔn)解決這類題目的方法很多利用拉密定理判斷的最大優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)拉密目的方法很多利用拉密定理判斷的最大優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)拉密定理，將三力之間的相互制約關(guān)系顯示得一目了然由此判定理，將三力之間的相互制約關(guān)系顯示得一目了然由此判斷力的變化，既快又準(zhǔn)一旦找出基準(zhǔn)量，代入拉密定理表斷力的變化，既快又準(zhǔn)一旦找出基準(zhǔn)量，代入拉密定理表達(dá)式即得結(jié)果達(dá)式即

13、得結(jié)果二、電磁中的平衡極限問(wèn)題二、電磁中的平衡極限問(wèn)題【例【例2】(2013安微安微)如圖所示，足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾如圖所示，足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，傾角為斜放置，傾角為37，寬度為，寬度為0.5 m，電阻忽略不計(jì)，其上端，電阻忽略不計(jì)，其上端接一小燈泡，電阻為接一小燈泡，電阻為1.一導(dǎo)體棒一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量垂直于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量為為0.2 kg，接入電路的電阻為，接入電路的電阻為1，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與，兩端與導(dǎo)軌接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為度

14、為0.8 T將導(dǎo)體棒將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為電功率分別為(重力加速度重力加速度g取取10 m/s2，sin370.6)()A2.5 m/s1 WB5 m/s1 WC7.5 m/s9 W D15 m/s9 W【解析】【解析】小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，說(shuō)明小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，說(shuō)明MN產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定，即導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)導(dǎo)體棒處于平衡狀定，即導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)導(dǎo)體棒處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，導(dǎo)體棒受力如圖所示，

15、受重力態(tài)，所受合力為零，導(dǎo)體棒受力如圖所示，受重力mg、垂直、垂直斜面的支持力斜面的支持力N、摩擦力、摩擦力f、安培力、安培力F安安，由平衡條件，可知，由平衡條件，可知mgsin37mgcos37F安安【答案】【答案】B【觸類旁通】【觸類旁通】如圖所示，有兩根和水平方向成角如圖所示，有兩根和水平方向成角的光的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長(zhǎng)，空間，下端足夠長(zhǎng)，空間有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為有垂直于軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根質(zhì)量為，一根質(zhì)量為m的金屬桿從軌道上由靜止滑下經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金的金屬桿從軌道上由靜止滑下

16、經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，金屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度屬桿的速度會(huì)趨近于一個(gè)最大速度vm，則，則()A如果如果B增大，增大，vm將變大將變大B如果如果變大，變大，vm將變大將變大C如果如果R變大，變大，vm將變大將變大D如果如果m變大，變大，vm將變大將變大【解析】【解析】以金屬桿為研究對(duì)象，畫出受力的切面圖，以金屬桿為研究對(duì)象，畫出受力的切面圖，如圖所示，金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒受安培如圖所示，金屬桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體棒受安培力作用，由楞次定律和左手定則可判定安培力的方向如圖所力作用，由楞次定律和左手定則可判定安培力的方向如圖所示，大小隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大，當(dāng)速度最大時(shí)，桿做勻示，大小隨運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大，當(dāng)速度最大時(shí)，桿做勻速直線運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)速直線運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)【答案】【答案】BC