高三物理一輪復(fù)習課件第3章牛頓運動定律微專題三

1、微專題(三)利用牛頓第二定律的“瞬時性”處理“四 類臨界問題”,牛頓第二定律的瞬時性指當物體所受到的合外力發(fā)生變化時，它的加速度隨即也要發(fā)生變化，兩者同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失在應(yīng)用牛頓第二定律瞬時性問題時，常遇到摩擦力和彈力的臨界問題在2014年高考中，課標全國卷第20題通過圓周運動對連接體的臨界問題進行了考查、浙江卷第19題通過庫侖定律考查了繩和斜面間的臨界問題、北京卷第18題通過生活實際問題考查物體脫離手的瞬時的臨界問題等,1摩擦力的臨界問題 如圖甲所示，質(zhì)量為m1 kg的物體，放在傾角37的斜面上，已知物體與斜面間的動摩擦因數(shù)0.3，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取g9.8 m/s2，

2、sin 370.6，cos 370.8.要使物體與斜面相對靜止且一起沿水平方向向左做加速運動，則其加速度多大？,圖甲,【解題指導(dǎo)】物體恰好在斜面上不滑動的兩個臨界條件是，最大靜摩擦力沿斜面向上和最大靜摩擦力沿斜面向下，運用牛頓第二定律求得加速度的兩個極值，從而得到加速度的范圍 圖乙,【解析】當物體恰不向下滑動時，受力分析如圖乙所示 N1sin 37f1cos 37ma1 f1sin 37N1cos 37mg f1N1 解得a13.6 m/s2圖丙 當物體恰不向上滑動時，受力分析如圖丙所示 N2sin 37f2cos 37ma2 N2cos 37mgf2sin 37 f2N2 解得a213.3

3、m/s2 因此加速度的取值范圍為3.6 m/s2a13.3 m/s2. 【答案】3.6 m/s2a13.3 m/s2,【總結(jié)提升】 本題涉及靜摩擦力的臨界問題的一般方法：一是抓住靜摩擦力方向的可能性，二是最大靜摩擦力是物體即將由相對靜止變?yōu)橄鄬瑒拥呐R界條件 摩擦力分為靜摩擦力和滑動摩擦力，靜摩擦力是被動力，其大小、方向取決于物體間的相對運動的趨勢，而且靜摩擦力存在最大值，靜摩擦力為零的狀態(tài)，是方向變化的臨界狀態(tài)，靜摩擦力達到最大值，是物體恰好保持相對靜止的臨界狀態(tài)；滑動摩擦力的突變存在于發(fā)生相對運動的兩物體之間，兩物體的速度達到相同時，往往是滑動摩擦力發(fā)生突變的臨界狀態(tài),2繩的拉力的臨界問題

4、 如圖甲所示，物體的質(zhì)量為2 kg，兩根輕繩AB和AC的一端連接于豎直墻上，另一端系于物體上，輕繩AC水平，輕繩AB與水平方向的夾角160，在物體上另施加一個與AC、AB共面且方向與水平方向成260角的拉力F，取g10 m/s2，若要使兩繩都能伸直，求拉力F的大小范圍,【解題指導(dǎo)】拉力F的兩個極值對應(yīng)于兩條繩的拉力分別為0，利用正交分解法，即可解得拉力F的大小范圍,【總結(jié)提升】 本題是平衡中的臨界問題，拉力的范圍是由兩個臨界狀態(tài)決定的，本題通過建立平衡方程，確立臨界條件F10，F(xiàn)20解不等式，即可求得拉力的取值范圍，也可抓住兩個臨界狀態(tài)，分別建立F10時的平衡方程和F20時的平衡方程，解出兩個

5、臨界狀態(tài)下的拉力F的臨界值，便可確定拉力的取值范圍,3接觸面上彈力的臨界問題 如圖甲所示，小車內(nèi)固定一個傾角為37的光滑斜面，用一根平行于斜面的細線系住一個質(zhì)量為m2 kg的小球，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，則： (1)當小車以a15 m/s2的加速度向右勻加速運動時，細線上的拉力為多大？ (2)當小車以a220 m/s2的加速度向右勻加速運動時，細線上的拉力為多大？,圖甲,【解題指導(dǎo)】當加速度特別大時，小球會飛離斜面，當小球?qū)π泵娴膹椓偤脼?時，可求得臨界加速度a0，當aa0時，小球已脫離斜面，當aa0，小球沒有脫離斜面，然后根據(jù)牛頓第二定律解題 【解析】本

6、題中存在一個臨界狀態(tài)，即小球剛好脫離斜面的狀態(tài)，設(shè)此時加速度為a0，對小球受力分析如圖乙所示將細線拉力分解為水平x方向和豎直y方向兩個分力則得到,圖乙,圖丙,圖丙,圖丁,【答案】(1)20 N(2)20 N 【總結(jié)提升】 本題的臨界狀態(tài)不明顯，含“臨界術(shù)語”，但相同的問題連續(xù)求解兩次，一般來講有隱含的臨界條件解決問題時應(yīng)把物理問題(或過程)推向極端，使臨界狀態(tài)暴露出來，從而找到臨界狀態(tài)，即假如加速度特別大，小球就要飛起來，從而可得小球剛要飛起的臨界加速度,4幾何關(guān)系中的臨界問題 如圖甲所示，A為豎直平面內(nèi)的圓的最高點，B、C、D、E、F為圓周上的點，AB、AC、AD、AE、AF均為光滑直軌道，

7、AD方向豎直一質(zhì)點由靜止開始從A點沿不同軌道滑下,(1)請通過計算證明質(zhì)點到達圓周上各點所需時間相等； (2)利用(1)題的結(jié)論求解： 如圖乙，地面上有一固定的半圓形圓柱面，圓柱面的斜上方P處有一質(zhì)點，過P點的豎直直線恰好與圓相切于Q點已知半圓形圓柱面半徑為R3 m，PQ 2R6 m現(xiàn)在確定一條從P到圓柱的光滑斜面軌道，使質(zhì)點從靜止開始沿軌道滑行到圓柱面上所經(jīng)歷的時間最短求該斜面軌道與豎直方向的夾角的大小，并計算最短時間(已知sin 370.6， cos 370.8，g10 m/s2),【答案】(1)見解析(2)0.9 s,【總結(jié)提升】 該題考查牛頓第二定律與運動學公式的綜合應(yīng)用，考查應(yīng)用數(shù)學

8、知識解決物理問題的能力，題目第(1)問較為簡單，第(2)問難度較大，關(guān)鍵是把第(1)問的結(jié)論靈活應(yīng)用并恰當?shù)刈鞒鰣A周，然后再根據(jù)幾何知識求得光滑斜面軌道與豎直方向的夾角,強化訓(xùn)練 1.如圖所示，在水平地面上有一小車，小車內(nèi)質(zhì)量為m10 kg的物塊A拴在一水平被壓縮的彈簧的一端，彈簧的另一端固定在小車上，當它們都處于靜止狀態(tài)時，彈簧對物塊的彈力為6 N當小車以a1 m/s2的加速度向右做勻加速運動時(),A物塊A相對小車仍靜止 B物塊A受到的摩擦力方向不變 C物塊A受到的摩擦力減小 D物塊A受到的彈力將增大 【解析】物塊A與小車都處于靜止狀態(tài)時，物塊A受到的彈力方向向右，大小為6 N，因物塊處于靜止狀態(tài)，所以物塊受到小車對它的靜摩擦力大小為f6 N，方向向左由此可知，小車與物塊之間的最大靜摩擦力fm6 N當小車以a1 m/s2的加速度向右做勻加速運動時，若物塊相對小車靜止，則其加速度也應(yīng)為a1 m/s2，此時物塊所受合外力應(yīng)為Fma101 N10 N，而FF彈Ff，故FfFF彈4 Nfm，方向向右，因此物塊不會相對小車發(fā)生滑動 【答案】AC,2.如圖所示，質(zhì)量分別為m和M的兩個小物體(可視為質(zhì)點)，中間連一長度為L的輕繩，放置在水平地面上，使繩處于豎直伸直狀態(tài)(此時繩張力為零)，現(xiàn)在質(zhì)量為m的物體上作用一豎直向