资源描述：
《2017-2018学年高一物理 力学专题提升 专题05 平衡中的临界问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、专题05平衡中的临界问题【专题概述】1.临界状态：物体由某种物理状态变化为另一种物理状态时，中间发生质的飞跃的转折状态，通常称之为临界状态。2.临界问题：涉及临界状态的问题叫做临界问题。3.解决临界问题的基本思路（1）认真审题，仔细分析研究对象所经历的变化的物理过程,找出临界状态。（2）寻找变化过程中相应物理量的变化规律，找出临界条件。（3）以临界条件为突破口，列临界方程，求解问题4.三类临界问题的临界条件（1）相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是：相互作用的弹力为零。（2）绳子松弛的临界条件是：绳中拉力为零（3）存在静摩擦的连接系统，当系统外力大
2、于最大静摩擦力时，物体间不一定有相对滑动，相对滑动与相对静止的临界条件是：静摩擦力达最大值临界现象是量变质变规律在物理学上的生动体现。即在一定的条件下，当物质的运动从一种形式或性质转变为另一种形式或性质时，往往存在着一种状态向另一种状态过渡的转折点，这个转折点常称为临界点，这种现象也就称为临界现象.如:静力学中的临界平衡；机车运动中的临界速度;振动中的临界脱离；碰撞中的能量临界、速度临界及位移临界；电磁感应中动态问题的临界速度或加速度；光学中的临界角；光电效应中的极限频率；带电粒子在磁场中运动的边界临界；电路中电学量的临界转折等.解决临界问题，一般有
3、两种方法，第一是以定理、定律为依据，首先求出所研究问题的一般规律和一般解的形式，然后再分析、讨论临界特殊规律和特殊解；第二是直接分析、讨论临界状态，找出临界条件，从而通过临界条件求出临界值。【典例精讲】典例1：倾角为θ=37°的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现给A施加一水平力F，如图所示。设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等（sin37°=0.6，cos37°=0.8），如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值不可能是（）A.3B.2C.1D.0.5思路点拨：若物体刚好不下滑，此时静摩擦力沿斜面
4、向上，达到最大值，根据平衡条件和摩擦力公式求出F与G的比值最小值；同理，物体刚好不上滑时求出F与G的比值最大值，得到F与G的比值范围。【答案】A；典例2：如图所示，物体A的质量为2kg，两轻绳AB和AC(LAB＝2LAC)的一端连接在竖直墙上，另一端系在物体A上．现在物体A上施加一个与水平方向成60°角的拉力F，要使2两绳都能伸直，试求拉力F大小的取值范围．(g取10m/s)33【答案】3N≤F≤3N典例3：一个质量为1kg的物体放在粗糙的水平地面上，今用最小的拉力拉它，使之做2匀速运动，已知这个最小拉力为6N，g=10m/s，则下列关于物体与地面间
5、的动摩擦因数μ，最小拉力与水平方向的夹角θ，正确的是（）A.μ=，θ=0B.μ=，tanθ=C.μ=，tanθ=D.μ=，tanθ=【答案】B。【解析】拉力斜向上比较省力，设夹角为θ；此时，对物体受力分析，受拉力、重力、支持力和摩擦力，根据平衡条件，有：典例4：拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图).设拖把头的质量为m,拖杆质量可以忽略;拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数,重力加速度为g,某同学用该拖把在水平地板上拖地时,沿拖杆方向推拖把,拖杆与竖直方向的夹角为.(1)若拖把头在地板上匀速移动,求推拖把的力的大小.(2)设能使该拖把在地板上从静止
6、刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为.已知存在一临界角,若,则不管沿拖杆方向的推力多大,都不可能使拖把从静止开始运动.求这一临界角的正切.【答案】（1）（2）【解析】(1)拖把头受到重力、支持力、推力和摩擦力处于平衡,设该同学沿拖杆方向用大小为F的力(2)若不管沿拖杆方向用多大的力不能使拖把从静止开始运动,应有这时(1)式仍满足.联立(1)(5)式得(6)现考察使上式成立的角的取值范围.注意到上式右边总是大于零,且当F无限大时极限为零,有使上式成立的角满足,这里是题中所定义的临界角,即当时,不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把.临界
7、角的正切为典例5：如图所示,质量为m的物体,放在一固定斜面上,当斜面倾角为时恰能沿斜面匀速下滑.对物体施加一大小为F的水平向右恒力,物体可沿斜面匀速向上滑行.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当斜面倾角增大并超过某一临界角时,不论水平恒力F多大,都不能使物体沿斜面向上滑行,试求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)这一临界角的大小.【答案】（1）（2）角典例6如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止.试求:(1)小环对杆的压力;(2)
8、小环与杆之间的动摩擦因数至少为多大?【答案】(1)(2).【解析】因为作用在M的两根轻绳长度均为l,且两个小
