
拓展課五動(dòng)態(tài)平衡及平衡中的臨界、極值問題目標(biāo)要求1.進(jìn)一步熟練掌握平衡問題的解法.2.會(huì)利用解析法、圖解法和相似三角形法分析動(dòng)態(tài)平衡問題.3.知道處理物體平衡的臨界、極值問題.拓展1 物體的動(dòng)態(tài)平衡【歸納】1.動(dòng)態(tài)平衡問題的特點(diǎn):通過控制某一物理量,使其他物理量發(fā)生緩慢變化,而變化過程中的任何一個(gè)狀態(tài)都看成是平衡狀態(tài).2.基本思路:化“動(dòng)”為“靜”,“靜”中求“動(dòng)”.3.分析動(dòng)態(tài)平衡問題的方法【典例】例 1 (一題多解)質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上.用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O,如圖所示.用T表示繩OA段拉力的大小,在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中( )A. F逐漸變大,T逐漸變大B.F逐漸變大,T逐漸變小C.F逐漸變小,T逐漸變大D.F逐漸變小,T逐漸變小答案:A?例 2 如圖所示,質(zhì)量為m的球放在傾角為α的光滑斜面上,在斜面上有一光滑且不計(jì)厚度的木板擋住球,使之處于靜止?fàn)顟B(tài).今使擋板與斜面的夾角β緩慢增大,在此過程中,斜面對(duì)球的支持力FN1和擋板對(duì)球的壓力FN2的變化情況為( )A.FN1、FN2都是先減小后增大B.FN1一直減小,F(xiàn)N2先增大后減小C.FN1先減小后增大,F(xiàn)N2一直減小D.FN1一直減小,F(xiàn)N2先減小后增大答案:D解析:對(duì)球受力分析,如圖所示.球始終處于平衡狀態(tài),故三個(gè)力的合力始終為零,三力構(gòu)成矢量三角形.擋板與斜面的夾角β緩慢增大,即擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)N2方向也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),作出圖示的動(dòng)態(tài)矢量三角形.由圖可知,F(xiàn)N1隨β的增大一直減小,F(xiàn)N2先減小后增大.例 3 [2023·陜西安康高一上期末](多選)光滑半圓弧形輕桿固定在地面上,輕繩一端跨過定滑輪,另一端連接一穿在輕桿上的小球,拉動(dòng)輕繩,使小球從A點(diǎn)緩慢運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是( )A.輕桿對(duì)小球的支持力變小B.輕桿對(duì)小球的支持力不變C.輕繩對(duì)小球的拉力變小D.輕繩對(duì)小球的拉力先變小再變大答案:BC?拓展2 平衡狀態(tài)下的臨界與極值問題【歸納】1.平衡中的極值問題(1)問題界定:物體平衡的極值問題,一般指在力的變化過程中涉及力的最大值和最小值的問題.(2)分析方法:①解析法:根據(jù)物體平衡的條件列出方程,在解方程時(shí),采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值或者根據(jù)物體臨界條件求極值.②圖解法:根據(jù)物體平衡的條件作出力的矢量圖,畫出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,確定最大值或最小值.2.平衡中的臨界問題(1)問題界定:物體所處平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)為臨界狀態(tài),涉及臨界狀態(tài)的問題為臨界問題.(2)問題特點(diǎn):①當(dāng)某物理量發(fā)生變化時(shí),會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化.②注意某現(xiàn)象“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件.(3)分析方法:基本方法是假設(shè)推理法,即先假設(shè)某種情況成立,然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解.?答案:B?例 5 如圖所示,輕繩OA、OB的一端分別固定于天花板上的A、B兩點(diǎn),輕繩OC一端懸掛一重物.已知OA、OB、OC能承受的最大拉力分別為150 N、100 N、200 N.問懸掛物體的重力不得超過多少??
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