動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題綜合

1、1高三物理復(fù)習(xí)專(zhuān)題：動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題高三物理復(fù)習(xí)專(zhuān)題：動(dòng)力學(xué)中的臨界問(wèn)題在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中，常常會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)，對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題的解法一般有以下三種方法：1極限法：在題目中如果出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等關(guān)鍵詞時(shí)，一般隱藏著臨界問(wèn)題，處理這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，常常把物理問(wèn)題或過(guò)程推向極端，從而將臨界狀態(tài)及臨界條件顯露出來(lái)，達(dá)到盡快求解的目的。[例1]如圖1—1所示，質(zhì)量為的物體放在水平地面上，物體與地面間的動(dòng)摩擦因m數(shù)為，對(duì)物體施加一個(gè)與水平方向

2、成角的力F，試求：??（1）物體在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)力F的值；（2）物體在水平面上運(yùn)動(dòng)所獲得的最大加速度。解析：要使物體能夠運(yùn)動(dòng)，水平方向的力必須要大于最大靜摩擦力（近似等于此時(shí)的滑動(dòng)摩擦力），當(dāng)力F有極小值時(shí)，物體恰好在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)物體的受力如圖1—2所示，由圖示得：①②NF???cosminmgNF???sinmin解得：③????sincosmin??mgF當(dāng)力F有最大值時(shí)，物體將脫離水平面，此時(shí)地面對(duì)物體的支持力恰好為

3、零，根據(jù)受力分析得：④⑤maF??cosmaxmgF??sinmax解得：⑥?sinmaxmgF?∴物體在水平面上運(yùn)動(dòng)所獲得的最大加速度：⑦?gctga?則物體在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)F的范圍應(yīng)滿足：≤F≤????sincos?mg?sinmg[例2]如圖甲，質(zhì)量為m=1Kg的物塊放在傾角為θ的斜面上，斜面體質(zhì)量為M=2Kg，斜面與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，地面光滑，θ=370，現(xiàn)對(duì)斜面體施一水平推力F，要使物體m相對(duì)斜面靜止，力F應(yīng)為多大

4、？（設(shè)物體與斜面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10ms2）[解析]：現(xiàn)采用極限法把F推向兩個(gè)極端來(lái)分析：當(dāng)F較大時(shí)（足夠大），物塊將相對(duì)斜面上滑；當(dāng)F較F﹚θ圖1—1圖1—2FXF﹚θFyGN3圖1解析：當(dāng)木塊加速度a=0時(shí)，小球受重力和支持力，支持力的作用點(diǎn)在最低處。當(dāng)木塊加速度逐漸增大，支持力的作用點(diǎn)移到A點(diǎn)時(shí)，小球?qū)L出圓弧槽，此狀態(tài)為臨界狀態(tài)，小球受力如圖2所示，由牛頓第二定律有，得，當(dāng)木塊向右的加速度至少為時(shí)小球能滾出圓

5、弧槽。圖2點(diǎn)撥：當(dāng)圓弧槽靜止時(shí)，小球受到支持力的作用點(diǎn)在最低處，當(dāng)圓弧槽的加速度逐漸增大時(shí)，支持力的作用點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)靠近，當(dāng)支持力的作用點(diǎn)在A處時(shí)，圓弧槽的加速度最大，圓弧槽加速度再增大，小球會(huì)從圓弧槽內(nèi)滾出來(lái)。確定臨界點(diǎn)，是求解此題的關(guān)鍵。2假設(shè)法：有些物理過(guò)程沒(méi)有出現(xiàn)明顯的臨界問(wèn)題的線索，但在變化過(guò)程中可能出現(xiàn)臨界狀態(tài)，也可能不會(huì)出現(xiàn)臨界狀態(tài)，解答此類(lèi)問(wèn)題，一般用假設(shè)法，即假設(shè)出現(xiàn)某種臨界狀態(tài)，物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與題設(shè)是否相符