高考物理二輪復(fù)習(xí) 微專題九 圖解法分析動力學(xué)臨界問題課件

微專題九圖解法分析動力學(xué) 臨界問題-2-圖解法的精髓是根據(jù)力的平行四邊形定則將物體受力按順序首尾相接形成力的多邊形,然后根據(jù)物體間保持相對靜止時(shí)力允許的變化范圍,確定加速度或者其他條件的允許范圍。具體如下:-3-一、彈力類臨界問題類型一類型一 輕繩類臨界問題輕繩類臨界問題輕繩有兩類臨界問題繃緊和繃斷,繃緊要求FT0,不繃斷要求FTFTm。合起來即0FTFTm。-4-【例1】如圖所示,繩AC、BC一端拴在豎直桿上,另一端拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球,其中AC繩長度為l。當(dāng)豎直桿繞豎直方向以某一角速度轉(zhuǎn)動時(shí),繩AC、BC均處于繃直狀態(tài),此時(shí)AC繩與豎直方向夾角為30,BC繩與豎直方向夾角為45。試求的取值范圍。已知重力加速度為g。-5-解析:若兩繩中均有張力,則小球受力如圖所示,將FT1、FT2合成為一個(gè)力F合,由平行四邊形定則易知F合方向只能在CA和CB之間,將mg、F合按順序首尾相接,與二者的合力ma形成如圖所示三角形,其中mg不變,ma方向水平指向圓心,則由F合的方向允許的范圍,即可由圖輕松求出ma允許的范圍為mgtan30mamgtan45其中a=2lsin30,代入上式,得-6-類型二類型二 支持力類臨界問題支持力類臨界問題兩物體擠壓在一起(接觸)的條件是兩者之間的彈力FN0。【例2】如圖所示,在傾角為的光滑斜面上端固定一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,彈簧下端連有一質(zhì)量為m的小球,小球被一垂直于斜面的擋板A擋住,此時(shí)彈簧沒有形變,若手持擋板A以加速度a(agsin)沿斜面勻加速下滑,求:從擋板開始運(yùn)動到小球與擋板分離所經(jīng)歷的時(shí)間。-7-解析:小球受力如圖所示,將這四個(gè)力按順序首尾相接,與四者的合力形成如圖所示三角形,其中mg、FN1、ma不變,F=kx和FN的方向不變,兩者之和不變。隨著擋板向下運(yùn)動,F=kx逐漸增大,則FN逐漸減小,當(dāng)FN=0時(shí),小球與擋板分離,有F=kx=mgsin-ma-8-二、摩擦力類臨界問題類型一類型一 滑動摩擦力類臨界問題滑動摩擦力類臨界問題這類問題中,可將彈力和滑動摩擦力合成為一個(gè)力,這個(gè)力的方向是確定的。-9-【例3】水平地面上有一木箱,木箱與地面間的動摩擦因數(shù)為(01)?，F(xiàn)對木箱施加一拉力F,使木箱做勻速直線運(yùn)動。設(shè)F的方向與水平地面的夾角為,如圖所示,在從0逐漸增大到90的過程中,木箱的速度保持不變,則()A.F先減小后增大 B.F一直增大C.F一直減小 D.F先增大后減小-10-答案:A解析:木箱受力如圖,將支持力FN和滑動摩擦力Ff合成為一個(gè)力F合,由Ff=FN可知,tan=。由平衡條件可知,將三個(gè)力按順序首尾相接,可形成如圖所示閉合三角形,其中重力mg保持不變,F合的方向始終與豎直方向成角。則由圖可知,當(dāng)從0逐漸增大到90的過程中,F先減小后增大。-11-類型二類型二 靜摩擦力類臨界問題靜摩擦力類臨界問題靜摩擦力允許在一定范圍內(nèi)變化:-FfmFfFfm,Ffm=0FN。將彈力和靜摩擦力合成為一個(gè)力,這個(gè)力的方向也就允許在一定范圍內(nèi)變化。-12-【例4】如圖所示,一傾斜的勻質(zhì)圓盤繞垂直于盤面的固定對稱軸以恒定角速度轉(zhuǎn)動,盤面上離轉(zhuǎn)軸距離2.5 m處有一小物體與圓盤始終保持相對靜止。物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為 (設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力),盤面與水平面的夾角為30,g取10 m/s2。則的最大值是()-13-答案:C 解析:垂直圓盤向下看,物體受力如圖所示,靜摩擦力Ff和重力沿圓盤向下的分力mgsin30的合力即向心力ma。將這兩個(gè)力按順序首尾相接,與它們的合力ma形成閉合三角形,其中mgsin30保持不變、ma大小不變,靜摩擦力Ffmgcos30。由圖易知,當(dāng)小物體轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí),靜摩擦最大,為Ffm=mgsin30+m2rmgcos30,解得1.0 rad/s。