高中物理:牛頓運動定律的綜合應用之臨界極值問題及板塊模型例題

2020-12-13 大蕊教物理

1.臨界或極值條件的標誌

(1)有些題目中有「剛好」「恰好」「正好」等字眼,即表明題述的過程存在著臨界點。

(2)若題目中有「取值範圍」「多長時間」「多大距離」等詞語,表明題述的過程存在著「起止點」,而這些起止點往往對應臨界狀態。

(3)若題目中有「最大」「最小」「至多」「至少」等字眼,表明題述的過程存在著極值,這個極值點往往是臨界點。

(4)若題目要求「最終加速度」「穩定速度」等,即是求收尾加速度或收尾速度。

2.四種典型的臨界條件

(1)接觸與脫離的臨界條件:兩物體相接觸或脫離,臨界條件是彈力為零;

(2)相對滑動的臨界條件:兩物體相接觸且相對靜止時,常存在著靜摩擦力,則相對滑動的臨界條件是靜摩擦力達到最大值。

(3)繩子斷裂與鬆弛的臨界條件:繩子所能承受的張力是有限度的,繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等於他所能承受的最大張力,繩子鬆弛的臨界條件是拉力等於零。

(4)加速度變化時,速度達到最值的臨界條件:速度達到最大的臨界條件是加速度a為零,速度為0的臨界條件是a達到最大。

3.解題基本思路

(1)認真審題,詳盡分析問題中變化的過程(包括分析整體過程中有幾個階段)。

(2)尋找過程中變化的物理量。

(3)探索物理量的變化規律。

(4)確定臨界狀態,分析臨界條件,找出臨界關係。

【例題1如圖所示,質量為M=2 kg 的長木板位於光滑水平面上,質量為m=1 kg的物塊靜止在長木板上,兩者之間的動摩擦因數為μ=0.5。重力加速度大小為g=10 m/s2,物塊與長木板之間的最大靜摩擦力等於兩者之間的滑動摩擦力。現對物塊施加水平向右的力F,下列說法正確的是(  )

A.水平力F=3 N時,物塊m將保持靜止狀態

B.水平力F=6 N時,物塊m將在長木板M上滑動

C.水平力F=7 N時,長木板M的加速度大小為2.5 m/s2

D.水平力F=9 N時,長木板M受到的摩擦力大小為5 N

例題1圖
例題1解析
例題2
例題2解析

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