力学中的临界问题解题攻略

动力学问题的解题思路 一．两类问题:（已知运动求力，已知力求运动） 二：3种力 1：重力( 2：弹力：压力和支持力垂直于接触面； 拉力沿绳 弹簧的弹力F=kx (x指弹簧的形变量) 3：摩擦力：动摩擦F= 静摩擦与正压力无关，由运动情况决定，存在最大值 三：3种运动 1：匀变速直线运动（自由落体运动）F恒定，根据F=ma，a也恒定。v与F共线。 例1：火箭内的台秤上放有质量为18kg的测试仪器，火箭从地面起动后，以加速度a=g/2竖直匀加速上升，g=10m/s2试求： （1）火箭刚起动时，测试仪器对台秤的压力是多大？ （２）火箭升至地面的高度为地球半径的一半，即h=R/2时，测试仪器对台秤的压力又是多大？ ２７０Ｎ，９８Ｎ 反思： 2：平抛运动（类平抛运动）：（水平抛出的物体只在重力作用下的运动） F恒定，根据F=ma，a也恒定。v与F垂直，定性为：匀变速曲线运动 （1）平抛运动是一个同时经历水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动（2）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，加速度恒定，所以竖直方向上在相等的时间内相邻的位移的高度之比为…，竖直方向上在相等的时间内相邻的位

移之差是一个恒量。 （3） 平抛运动的规律：描绘平抛运动的物理量有、、、、 、、 、，已知这八个物理量中的任意两个，可以求出其它六个 方向 方向 方向的 3：圆周运动：（必须要向心力） F 不恒定，根据F=ma ，a 也恒定；F 与v 不共线，定性为非匀变速曲线运动 线速度：v= 角速度： 转速n ：单位时间里转的圈数。n= 周期T ：转一圈所用的时间。 频率f ：单位时间完成圆周运动的次数。 常用关系：n=f=1/T 向心加速度 向心力 ① 匀速圆周运动：F 合=F 向，F 合垂直于v ，只改变速度的方向

专题四、动力学中的临界问题 在动力学问题中，常常会出现临界状态，对于此类问题的解法一般有以下三种方法： 1．极限法： 在题目中如果出现“最大”、“最小”、“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，处理 这类问题时，常常把物理问题或过程推向极端，从而将临界状态及临界条件显露出来，达到 尽快求解的目的。 [ 例1] 如图1— 1 所示，质量为m的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数 为，对物体施加一个与水平方向成角的力F，试求： （1）物体在水平面上运动时力 F 的最小值； （2）物体在水平面上运动所获得的最大加速度。 解析：要使物体能够运动，水平方向的力必须要大于最大静摩擦力（近似等于此时的滑 动摩擦力），当力 F 有极小值时，物体恰好在水平面上做匀速直线运动，对物体的受力如图 1— 2 所示，由图示得： F F min cos ①F min sin N mg ② N ﹚θ 解得： mg F ③ min cos sin 图1— 1 当力 F 有最大值时，物体将脱离水平面，此时地面对物体的支持力恰好为零，根据受力 分析得：N F y F F cos ma max ④F max sin mg ⑤﹚θ F X 解得： mg F ⑥ max sin G 图1— 2 ∴ 物体在水平面上运动所获得的最大加速度： a gctg ⑦ 则物体在水平面上运动时F 的范围应满足： cos m g sin ≤ F≤ mg sin [ 例2] 如图甲，质量为m=1Kg的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体质量为M=2Kg，斜 面与物块间的动摩擦因数μ=0.2 ，地面光滑，θ=37 0，现对斜面体施一水平推力F，要使物体m相对斜面静止，力F应为多大？（设物体与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取10m/s 2 ） [ 解析] ：现采用极限法把 F 推向两个极端来分析：当 F 较大时（足够大），物块将相 对斜面上滑；当F较小时（趋 于零），物块将沿斜面加速下 滑；因此 F 不能太小，也不能 太大，F 的取值是一个范围 （1）设物块处于相对斜 面向下滑的临界状态时，推力

高中物理常见临界问题（极值问题）分析处理训练 一问题概述： 当物体由一种运动形式（物理过程与物理状态）变为另一种运动形式（物理过程与物理状态）时，可能存在一个过渡的转折点，即分界限的现象。这时物体所处的状态通常称为临界状态，与之相关的物理条件则称为临界条件。这是量变质变规律在物理中的生动表现。如:力学中的刚好滑动；正常行驶;宇宙速度，共振；电学中电源最大输出功率；光学中的临界角；光电效应中的极限频率等 解决临界问题，通常以定理、定律为依据，分析所研究问题的一般规律和一般解的形式及其变化情况，然后找出临界状态，临界条件，从而通过临界条件求出临界值，再根据变化情况，直接写出条件。 所谓极值问题，一般而言，就是在一定条件下求最值结果。求解极值问题的方法从大的角度可分为物理方法和数学方法。物理方法即用临界条件求极值。数学方法包括（1）利用矢量图求极值（2）用三角函数关系求极值；（3）用二次方程的判别式求极值；（4）用不等式的性质求极值。（5）导数法求解。一般而言，用物理方法求极值直观、形象，对构建模型及动态分析等方面的能力要求较高，而用数学方法求极值思路严谨，对数学能力要求较高.若将二者予以融合，则将相得亦彰，对增强解题能力大有裨益。极值问题与临界问题从本质上说是有区别的，但高考中极值问题通常都可用物理临界法求解。 解答临界问题的关键是找临界条件。许多临界问题，题干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脱离”……等词语对临界状态给出了明确的暗示，审题时，一定要抓住这些特定的词语发掘其内含规律，找出临界条件。 有时，有些临界问题中并不显含上述常见的“临界术语”，具有一定的隐蔽性，解题灵活性较大，审题时应力图还原习题的物理情景，耐心讨论状态的变化，可用极限法（把物理问题或过程推向极端，从而将临界状态及临界条件显露出来）假设法（即假设出现某种临界状态，物体的受力情况及运动状态与题设是否相符，最后再根据实际情况进行处理。）数学函数极值法等方法找出临界状态。然后抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向。 ※为了提高解题速度，可以理解记住一些重要的临界条件及状态： 物体自由地沿斜面刚好匀速下滑则μ=tgα。 物体刚好滑动静摩擦力达到最大。 两个物体沿同一直线运动，在速度相等时距离最大或最小。 两物体刚好相对静止必速度相等、加速度相等。 两个物体距离最近（远），相对速度相等。 速度达到最值——沿速度方向的合外力为零(曲线运动时则切向合外力为零) 两个一同运动的物体刚好(不)脱离时，两物体间的弹力刚好为零，速度、加速度相等。 刚好到达某点——速度为零（速度不一定为零） 物体刚好(不)滑出——物体到达末端时二者等速。 在竖直面内做圆周运动，绳端物体刚好到达最高点——绳拉力为零，重力是向心力， 杆端物体刚好到达最高点——物体速度等于零。 两个物体刚好(不)分离——两物接触且弹力为零，速度加速度（垂直接触面方向）相等。绳刚好拉直——绳直且拉力为零，绳刚好拉断——张力等于绳所能承受最大拉力。 刚好不相撞——两物体间距为零时等速。 碰撞过程碰后相对速度为零时，损失的动能最大 粒子刚好(不)飞出两极板间匀强电场或匀强磁场——轨迹与板边缘相切，粒子刚好(不)飞出磁场区——轨迹与磁场边界相切。

动力学临界问题得类型与处理方法 〇、问题得缘起 高中物理中得动力学临界问题就是一类较难得题目,本文尝试从牛顿第二定律得等号得含义得挖掘出发，提出这类问题得产生原因、基本类型与基本解决方法。 一、动力学临界问题得本质——供需匹配问题 牛顿第二定律，等式得左边就是其她物体提供给物体得力（供），右边就是物体以加速度a运动时所需要得力（需），因此实际上就是供需匹配得方程。 当某些外界条件变化时,a可能变化，因此物体所需要得力可能发生变化,这就存在供需匹配问题。动力学临界问题，本质上讲，就就是供需匹配问题： ①供需相匹配(等号成立)，则可维持两物体间得某种关联(如相对静止、距离不变等）; ②若供需不匹配（等号不成立）,则两物体间得该种关联被破坏(如两物体相对滑动、距离增大或者减小等）。 二、动力学临界问题得类型 依据其她物体提供给物体得力得特点,可将动力学临界问题分为两大类型:供可变型与供不可变型。 1、供可变型 其她物体提供得力可以在一定范围内变化;若所需要得力在该范围内，则能够维持物体间得某种关联，若所需要得力超出该范围，则物体间得该种关联被破坏。 具有这种特点得力，主要就是两大类：静摩擦力与弹力。具体分析如下： （１）静摩擦力：-F f m≤F f≤F fｍ, 若：所需Fｆ≤F fｍ，则两物体相对静止， 若：所需F f＞F f m,则两物体相对滑动. （2)弹力:F N≥0, 0≤F T≤ＦT m ①支持力／压力F N:所需FＮ≥0，则两物体相互接触， 所需F N＜0，则两物体相互分离。 ②绳中张力ＦT：所需F T满足0≤F T≤ＦT m,则绳子绷直,两物体维持某间距， 所需F T〈0，则绳子松弛,两物体间距减小,靠近， 所需ＦT＞FＴm，则绳子绷断，两物体间距增大,分开。 2、供不可变型 特定位置处,其她物体提供得力就是一个确定得值；若需要得力等于该值，则能够维持物体间得相对位置,若需要得力不等于该值，则两物体接近或者远离。 具有这种特点得力有万有引力、库仑力、弹簧弹力等。其中万有引力作用下人造卫星得变轨问题就属于这类问题得典型，下文重点就是供可变型，所以将此问题得处理方法单独在此处说明,下文不再赘述. 如右图所示，人造卫星在离地心ｒ处得Ａ点以某速度vＡ发射，若发射速度合适（为v），卫星在该处所受万有引力恰好等于其在该圆周轨道上做圆周运动所需要得向心力，则卫星就能在该轨道上做圆周运动,有 解得。 即有: 若：,所需要得向心力，供求平衡,卫星将做圆周运动, 若:，所需要得向心力,供不应求，卫星将做离心运动， 若：,所需要得向心力,供过于求,卫星将做近心运动。 三、动力学临界问题处理得基本方法 动力学临界问题得处理方法有两种： 1、物理分析法

动力学问题解题方法 常兴艳 一. 正交分解法 将矢量分解到直角坐标系的两个轴上，再进行合成，运用牛顿第二定律解答。我们常见 的是力的正交分解，但有些特殊情况下分解加速度更便于解题。 例1. 如图1—1所示，质量m kg =1的小球穿在斜杆上，斜杆与水平方向成θ=30°角， 球与杆间的动摩擦因数为123 ，小球受到竖直向上的拉力F N =20，则小球沿杆上滑的加 速度为多少？（g m s =102/） 图1—1 解析：小球受四个力的作用（如图1—2所示），沿杆的方向和垂直于杆的方向分别为x 、y 轴（如图1—2所示），将各力分解到x 、y 轴上。 图1—2 x 方向：F mg F ma N sin sin θθμ--= y 方向：F mg F N cos cos θθ--=0

解得a F m g m m s = -- = ()(sin cos) ./ θμθ 252 注意：正交分解时，直角坐标系选择哪两个方向，因题而异，但一般应选加速度a所在的直线为一坐标轴方向。 例2. 如图2所示，倾斜索道与水平面夹角为37°，当载人车厢沿钢索匀加速向上运动 时，车厢中的人对厢底的压力为其体重的19 16 倍（车厢底始终保持水平），则车厢对人的摩 擦力是人体重的（sin.cos. 37063708 °；° ==）：（） A. 1 4 倍； B. 1 3 倍； C. 5 4 倍； D. 4 3 倍 图2 解析：将车厢的加速度a沿水平方向和竖直方向分解，如图2—1所示，分析人受力如 图2—2所示，重力mg竖直向下，支持力F N 竖直向上，静摩擦力F f 水平向右，由牛顿第 二定律得：

高中物理中的临界与极值问题 宝鸡文理学院附中何治博 一、临界与极值概念所谓物理临界问题是指各种物理变化过程中，随着条件的逐渐变化，数量积累达到一定程度就会引起某种物理现象的发生，即从一种状态变化为另一种状态发生质的变化（如全反射、光电效应、超导现象、线端小球在竖直面内的圆周运动临界速度等），这种物理现象恰好发生（或恰好不发生）的过度转折点即是物理中的临界状态。与之相关的临界状态恰好发生（或恰好不发生）的条件即是临界条件，有关此类条件与结果研究的问题称为临界问题，它是哲学中所讲的量变与质变规律在物理学中的具体反映。极值问题则是指物理变化过程中，随着条件数量连续渐变越过临界位置时或条件数量连续渐变取边界值（也称端点值）时，会使得某物理量达到最大（或最小）的现象，有关此类物理现象及其发生条件研究的问题称为极值问题。临界与极值问题虽是两类不同的问题，但往往互为条件，即临界状态时物理量往往取得极值，反之某物理量取极值时恰好就是物理现象发生转折的临界状态，除非该极值是单调函数的边界值。因此从某种意义上讲，这两类问题的界线又显得非常的模糊，并非泾渭分明。 高中物理中的临界与极值问题，虽然没有在教学大纲或考试说明中明确提出，但近年高考试题中却频频出现。从以往的试题形式来看，有些直接在题干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脱离”……等

词语对临界状态给出了明确的暗示，审题时，要抓住这些特定的词语发掘其内含的物理规律，找出相应的临界条件。也有一些临界问题中并不显含上述常见的“临界术语”，具有一定的隐蔽性，解题灵活性较大，审题时应力图还原习题的物理情景，周密讨论状态的变化。可用极限法把物理问题或物理过程推向极端，从而将临界状态及临界条件显性化；或用假设的方法，假设出现某种临界状态，分析物体的受力情况及运动状态与题设是否相符，最后再根据实际情况进行处理；也可用数学函数极值法找出临界状态，然后抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向。从以往试题的内容来看，对于物理临界问题的考查主要集中在力和运动的关系部分，对于极值问题的考查则主要集中在力学或电学等权重较大的部分。 二、常见临界状态及极值条件解答临界与极值问题的关键是寻找相关条件，为了提高解题速度，可以理解并记住一些常见的重要临界状态及极值条件： 1.雨水从水平长度一定的光滑斜面形屋顶流淌时间最短——屋面倾角 为0 45 2.从长斜面上某点平抛出的物体距离斜面最远——速度与斜面平行时 刻 3.物体以初速度沿固定斜面恰好能匀速下滑（物体冲上固定斜面时恰 好不再滑下）—μ=tgθ。 4.物体刚好滑动——静摩擦力达到最大值。

几种常见力学问题及解题思路指导 一．解题思路： ①明确研究对象。（对一个物体还是整体？） ②对研究对象进行受力分析和运动情况分析（画出受力分析图和运动过程草图），同时还应该把速度、加速度的方向在受力分析图旁边画出来。 ③常见问题及方法选择： 纯运动学问题（只涉及运动不涉及力的问题）用运动学公式即可 静力学问题（平衡问题）：三力平衡问题（直接做力的平行四边形，结合三角函数得出结果），三力以上的平衡问题（正交分解法，列Fx =0,Fy=0两个方程）； 动力学问题（既涉及运动又涉及力的问题）：若研究对象在不共线的两个力作用下做加速直线运动，一般用平行四边形定则解题；若研究对象在不共线的三个及以上的力作用下做加速直线运动，一般用正交分解法解题（注意灵活选取坐标轴的方向，一般情况沿加速度方向取一坐标，如沿x轴方向，则列方程Fx =ma,Fy=0）。 ④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时，那就必须分阶段进行受力分析，分阶段列方程求解。 ⑤对结果进行检验，是否符合物理事实！ 解题要养成良好的习惯。只要严格按照以上步骤解题，同时认真画出受力分析图，标出运动情况，那么问题都能迎刃而解。 二.例题解析 例题1．如图所示，1、2两细绳与水平车顶的夹角分别为300和600，物体质量为m。（1）现让小车以向右做匀速直线运动，物体与车保持相对静止，求：绳1、2中弹力的大小？（2）现让小车以g向右做匀加速直线运动， 物体与车仍保持相对静止，求：绳1、2中弹力 的大小？ （3）现让小车以2g向右做匀加速直线运动， 物体与车仍保持相对静止，求：绳1中弹力 的大小？下面是一位同学的解法 解：以物体m为研究对象，受力分析如图，由牛顿第二定律得： x：T1cos300－T2cos600=ma y：T1sin300 + T2sin600 =mg 解得： 你认为该同学的解法正确吗? 如有错误请写出正确的解法. 例题2.如图所示，斜面倾角为37°，重100N的物块A放在斜面上，若给重物一个沿斜面向下的速度，重物沿斜面匀速下滑。求物体与斜面之间的动摩擦因数多大？ 变式1：接上题，如果给物体施加一个沿斜面向上的拉力使物体沿斜面向上匀速运动，那么这个力要多大？ 变式2：接上题，如果沿斜面向上的拉力为150牛，那么物体从斜面底部由静止开始沿斜面向上运动5S后速度多大？如果5S后撤去拉力，物体沿斜面向上最远能运动多远？ 变式3：接上题，如果用250牛的水平推力推物体 那么物体从斜面底部由静止开始沿斜面向上运动5S后

动力学中的临界问题 在动力学问题中，常常会出现临界状态，对于此类问题的解法一般有以下三种方法： 1．极限法： 在题目中如果出现“最大”、“最小”、“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，处理这类问题时，常常把物理问题或过程推向极端，从而将临界状态及临界条件显露出来，达到尽快求解的目的。 [例1]如图1—1所示，质量为m 的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为μ，对物体施加一个与水平方向成θ角的力F ，试求： （1）物体在水平面上运动时力F 的值； （2）物体在水平面上运动所获得的最大加速度。 解析：要使物体能够运动，水平方向的力必须要大于最大静摩擦力（近似等于此时的滑动摩擦力），当力F 有极小值时，物体恰好在水平面上做匀速直线运动，对物体的受力如图1—2所示，由图示得： N F μθ=cos min ① mg N F =+θsin min ② 解得：θ μθμsin cos min -= mg F ③ 当力F 有最大值时，物体将脱离水平面，此时地面对物体的支持力恰好为零，根据受 力分析得： ma F =θcos max ④ mg F =θsin max ⑤ 解得：θ sin max mg F = ⑥ ∴物体在水平面上运动所获得的最大加速度： θgctg a = ⑦ 则物体在水平面上运动时F 的范围应满足： θ μθμsin cos -mg ≤F ≤θsin mg [例2]如图2—1所示，质量均为M 的两个木块A 、B 在水平力F 的作用下，一起沿光 滑的水平面运动，A 与B 的接触面光滑，且与水平面的夹角为 ，求使A 与B 一起运动时的水平力F 的范围。 解析：当水平推力F 很小时，A 与B 一起作匀加速运动，当F 较大时，B 对A 的弹力竖直向上的分力等于A 地面对A 的支持力为零，此后，物体A 将会相对B 滑动。 显而易见，本题的临界条件就是水平力F 为某一值时，恰好使A 沿AB 面向上滑动，即物体A 对地面的压力恰好为零，受力分析如图2—2。 对整体：Ma F 2= ① 隔离A ： 0=A N ② 图1—1 图1—2 X 图2—1 G 图2—2

动力学中的临界问题 1．当物体的运动从一种状态转变为另一种状态时必然有一个转折点，这个转折点所对应的状态叫做临界状态；在临界状态时必须满足的条件叫做临界条件。用变化的观点正确分析物体的受力情况、运动状态变化情况，同时抓住满足临界值的条件是求解此类问题的关键。 2．临界或极值条件的标志 （1）有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，表明题述的过程存在着临界点； （2）若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就是临界状态； （3）若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点； （4）若题目要求“最终加速度”、“稳定加速度”等，即是要求收尾加速度或收尾速度。 3．产生临界问题的条件 （1）接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离，临界条件是：弹力F N =0。 （2）相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值。 （3）绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛的临界条件是F T =0。 （4）加速度最大与速度最大的临界条件：当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大加速度；合外力最小时，具有最小加速度。当出现速度有最大值或最小值的临界条件时，物体处于临界状态，所对应的速度便会出现最大值或最小值。 例1：如图所示，质量均为m 的A 、B 两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg 的恒力F 向上拉B ，运动距离h 时，B 与A 分离，下列说法正确的是( ) A ． B 和A 刚分离时，弹簧长度等于原长 B ．B 和A 刚分离时，它们的加速度为g C ．弹簧的劲度系数等于mg h D ．在B 和A 分离前，它们做匀加速直线运动

动力学中临界极值问题的处理及分析 物理学中的临界和极值问题牵涉到一定条件下寻求最佳结果或讨论其物理过程范围的问题，此类问题通常难度较大技巧性强，所涉及的内容往往与动力学、力学密切相关，综合性强。在高考命题中经常以压轴题的形式出现，临界和极值问题是每年高考必考的内容之一。一．解决动力学中临界极值问题的基本思路 所谓临界问题是指当某种物理现象（或物理状态）变为另一种物理现象（或另一物理状态）的转折状态叫临界状态．可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”．某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态称为临界状态。至于是“出现”还是“不出现”，需视具体问题而定。极值问题则是在满足一定的条件下，某物理量出现极大值或极小值的情况。临界问题往往是和极值问题联系在一起的。 解决此类问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件，要特别注意可能出现的多种情况。动力学中的临界和极值是物理中的常见题型，同学们在刚刚学过的必修1中匀变速运动规律、共点力平衡、牛顿运动定律中都涉及到临界和极值问题。在解决临办极值问题注意以下几点：○1临界点是一个特殊的转换状态，是物理过程发生变化的转折点，在这个转折点上，系统的一些物理量达到极值。○2临界点的两侧，物体的受力情况、变化规律、运动状态一般要发生改变，能否用变化的观点正确分析其运动规律是求解这类题目的关键，而临界点的确定是基础。○3许多临界问题常在题目的叙述中出现“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脱离”……等词句对临界问题给出了明确的暗示，审题是只要抓住这些特定词语其内含规律就能找到临界条件。○4有时，某些临界问题中并不包含常见的临界术语，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，如运动中汽车做匀减速运动类问题，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。○5临界问题通常具有一定的隐蔽性，解题灵活性较大，审题时应力图还原习题的物理情景，抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向。○6确定临界点一般用极端分析法，即把问题（物理过程）推到极端，分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件。解题常用的思路用矢量法、三角函数法、一元二次方程判别式法或根据物理过程的特点求极值法等。 二．匀变速运动规律中与临界极值相关问题的解读 在质点做匀变速运动中涉及到临界与极值的问题主要有“相遇”、“追及”、“最大距离”、“最小距离”、“最大速度”、“最小速度”等。 【例1】速度大小是5m/s的甲、乙两列火车，在同一直线上相向而行。当它们相隔2000m 时，一只鸟以10m/s的速度离开甲车头向乙车头飞去，当到达乙车车头时立即返回，并这样连续在两车间来回飞着。问： （1）当两车头相遇时，这鸟共飞行多少时间？ （2）相遇前这鸟飞行了多少路程？ 【致远提示】甲、乙火车和小鸟运动具有等时性，要分析相遇的临界条件。 【思维总结】本题难度不大，建立物理情景，分清运动过程，找到相遇的临界条件、三个运动物体运动具有等时性和小鸟速率不变是解题的切入点。

热点八 力学中的多过程问题 力学中三种重要的运动形式和两种重要解题方法的综合应用 命题特点：多物体、多过程——三种重要运动形式（直线运动、圆周、平抛）的组合、两大解题方法（动力学和功能关系）的应用 此专题为力学综合问题，涉及知识点多，综合性强，以论述和定量计算为主，一般作为高考卷的第一个计算题。题目情景设置一般是匀变速直线运动、平抛运动和圆周运动的综合，涉及较多的过程；涉及几乎所有的力学主干知识和主要的解题方法；难度较大，区分度较大，是考卷中的高档题。 例1.如图所示、四分之一圆轨道OA 与水平轨道AB 相切，它们与另一水平轨道CD 在同一竖直面内，圆轨道OA 的半径R=0．45m ，水平轨道AB 长S 1＝3m ，OA 与AB 均光滑。一滑块从O 点由静止释放，当滑块经过A 点时，静止在CD 上的小车在F=1．6N 的水平恒力作用下启动，运动一段时间后撤去F 。当小车在CD 上运动了S 2＝3．28m 时速度v=2．4m/s ，此时滑块恰好落入小车中。已知小车质量M=0．2kg ，与CD 间的动摩擦因数μ＝0．4。（取g=10m/2s ）求 （1）恒力F 的作用时间t ． （2）AB 与CD 的高度差h 。 主要涉及的知识点有：运动的等时性，匀速直线运动，匀变速直线运动，平抛运动，牛顿第二定律，机械能守恒定律等。题目的设计背景学生较熟悉，入手容易，涉及到了两个物体五个运动过程，比较繁琐。 【解析】（1）设小车在恒力F 作用下的位移为l ，由动能定理得2212 Fl Mgs Mv μ-= ： 由牛顿第二定律得 F M g M a μ-= 由运动学公式得 212l at = 联立以上三式，带入数据得a = 4m/s 2 , 1t s == （2）滑块由O 滑至A 的过程中机械能守恒，即212A mgR mv = AB 段运动时间为11A s t s v === 故滑块离开B 后平抛时间与小车撤掉恒力F 后运动时间相同。 由牛顿第二定律得μMg =Ma′ 由运动学公式得 v=at -a′t′ 由平抛规律得212 h gt = 带入数据得h=0.8m 考生答题中出现的主要错误有： （1）不能确定两个独立运动的物体的等时关系。 （2）对小车的运动过程分析不清，误认为小车在CD 段上一直做匀加速直线运动，将v ＝2.4m/s 看做是小车的最大速度，求出了加速的时间t ＝0.6s 。 （3）本题第（1）问采用动能定理的方法可简化解题过程，但不少考生选用了运动学方法，导致运算过程复杂，失分较多。

动力学的临界和极值问题 教学目标： 教学重点、难点： 新课引入： 教学过程： 一、临界和极值 在应用牛顿定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体 有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界现象。此时要采用极限分析法，看物体在不同加速度时，会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界条件。 在某些物理情境中，物体运动状态变化的过程中，由于条件的变化，会出现两种状态的衔接，两种现象的分界，同时使某个物理量在特定状态时，具有最大值或最小值。这类问题称为临界问题。在解决临界问题时，进行正确的受力分析和运动分析，找出临界状态是解题的关键。 1、相互接触的物体，它们分离的临界条件是：它们之间的弹力0 N ，而且此时它们的速度相等，加速度相同。 【例】如图，在竖直立在水平面的轻弹簧上面固定一块质量不计的薄板，将薄板上放一重物，并用手将重物往下压，然后突然将手撤去，重物即被弹射出去，则在弹射过程中，（即重物与弹簧脱离之前），重物的运动情况是（ ） A 、一直加速 B 、先减速，后加速 C 、先加速、后减速 D 、匀加速

【例】如图所示，劲度系数为k 的轻弹簧竖直固定在水平面上，上端固定一质量为0m 的托盘，托盘上有一个质量为m 的木块。用竖直向下的力将原长为0l 的弹簧压缩后突然撤去外力，则m 即将脱离0m 时的弹簧长度为（ ） A 、0l B 、()k g m m l +- C 、k mg l -0 D 、k g m l 00-

【例】如图所示，一细线的一端固定于倾角为?45的光滑楔形滑块A 的顶端P 处，细线的另一端拴一质量为m 的小球。当滑块至少以加速度______=a 向的 左运动时，小球对滑块的压力等于零。当滑块以g a 2=加速度向左运动时，线的拉力大小______=F 。

考点二 动力学中的临界与极值问题 动力学中的临界问题一般有三种解法： 1.极限法 在题目中如出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，一般隐含着临界问题，处理这类问题时，应把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，达到尽快求解的目的． 2．假设法 有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题，也可能不出现临界问题，解答这类题，一般用假设法． 3．数学法 将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式求解得出临界条件． 命题点1 接触与脱离的临界条件 3．一个弹簧测力计放在水平地面上，Q 为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P 为一重物，已知P 的质量M ＝10.5 kg ，Q 的质量m ＝1.5 kg ，弹簧的质量不计，劲度系数k ＝800 N/m ，系统处于静止．如图所示，现给P 施加一个方向竖直向上的力F ，使它从静止开始向上做匀加速运动，已知在前0.2 s 内，F 为变力，0.2 s 以后，F 为恒力．求力F 的最大值与最小值．(取g ＝10 m/s 2) 【解析】 设开始时弹簧压缩量为x 1，t ＝0.2 s 时弹簧的压缩量为x 2，物体P 的加速度为a ，则有 kx 1＝(M ＋m )g ① kx 2－mg ＝ma ② x 1－x 2＝12 at 2③ 由①式得x 1＝(M ＋m )g k ＝0.15 m ， 由②③式得a ＝6 m/s 2. F min ＝(M ＋m )a ＝72 N ，

F max ＝M (g ＋a )＝168 N. 【答案】 F max ＝168 N F min ＝72 N 命题点2 相对滑动的临界条件 4.如图所示，12个相同的木块放在水平地面上排成一条直线，相邻两木块接触但不粘连，每个木块的质量m ＝1.2 kg ，长度l ＝0.5 m ．木块原来都静止，它们与地面间的动摩擦因数均为μ1＝0.1，在左边第一个木块的左端放一质量M ＝1 kg 的小铅块(可视为质点)，它与各木块间的动摩擦因数均为μ2＝0.5，现突然给小铅块一个向右的初速度v 0＝9 m/s ，使其在木块上滑行．设木块与地面间及小铅块与木块间的最大静摩擦力均等于滑动摩擦力，重力加速度g ＝10 m/s 2.求： (1)小铅块相对木块滑动时小铅块的加速度大小； (2)小铅块下的木块刚发生运动时小铅块的瞬时速度大小． 【解析】 (1)设小铅块相对木块滑动时加速度大小为a ，由牛顿第二定律可知μ2Mg ＝Ma 解得a ＝5 m/s 2. (2)设小铅块最多能带动n 个木块运动，对n 个木块整体进行受力分析，当小铅块下的n 个木块发生运动时，则有μ2Mg ≥μ1(mgn ＋Mg ) 解得n ≤3.33 即小铅块最多只能带动3个木块运动 设当小铅块通过前面的9个木块时的瞬时速度大小为v ，由动能定理可知－μ2Mg ×9l ＝12 M (v 2－v 20) 解得v ＝6 m/s. 【答案】 (1)5 m/s 2 (2)6 m/s 命题点3 数学方法求解极值问题 5．如图所示，一质量m ＝0.4 kg 的小物块，以v 0＝2 m/s 的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F 作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t ＝2 s 的时间物块由A 点运动到B 点，A 、B 之间的距离L ＝10 m ．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝33 .重力加速度g 取10 m/s 2.求：

物理力学试题类型及其解题技巧及解析 一、力学 1．使用弹簧测力计时，下列说法中不正确的是： A．所测量的力不能超过测量范围 B．使用前轻轻拉动挂钩来回运动几下 C．使用前应校零 D．使用时弹簧测力计必须竖直拉着 【答案】D 【解析】 A、弹簧测力计的量程是由弹簧的弹性限度决定的，超过这一限度弹簧的伸长与拉力不再成正比，所以是正确的； B、使用前轻轻拉动挂钩是为了防止弹簧、挂钩等与外壳产生摩擦或卡壳，这样会影响正常的测量，所以是正确的； C、使用前应调整指针，使其指在刻度盘的零刻度线上，这样才能保证测量的正确性，所以是正确的； D、弹簧测力计测重力时要竖直拉，测其它力时，则要求拉力方向与弹簧伸长的方向一致，也是为了尽量避免弹簧与外壳的摩擦，所以是错误的． 故选D． 2．列关于弹力的说法中，正确的是（） A. 相互接触的物体之间一定存在弹力作用 B. 只有受弹簧作用的物体才受到弹力作用 C. 只有相互接触并发生形变的物体间才存在弹力作用 D. 弹簧的弹力总是跟弹簧的长度成正比 【答案】 C 【解析】【解答】A、相互接触的物体如果不发生弹性形变，物体间不存在弹力作用，故A 不符合题意； B、只要两物体直接接触且发生弹性形变，两物体间就会产生弹力作用，弹力的产生并不只局限于弹簧，故B不符合题意； C、根据产生弹力的条件可知，要产生弹力，物体间相互接触并发生弹性形变，故C符合题意； D、弹性限度内，弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比，故D不符合题意。 故答案为：C 【分析】物体受力且发生弹性形变，在恢复原状时，对接触的物体产生的力，就是弹力。 3．如图所示，金属块P沿竖直墙壁（墙壁粗糙）向上做匀速直线运动，水平向右的力F1（F1>0）将金属块P压向竖直墙壁，竖直向上的力F2沿着墙壁竖直向上拉动金属块P，金属块P所受重力为G，金属块P对竖直墙壁的压力为F3，竖直墙壁对金属块P的压力为

动力学中的临界极值问题的处理

动力学中临界极值问题的处理及分析 物理学中的临界和极值问题牵涉到一定条件下寻求最佳结果或讨论其物理过程范围的问题，此类问题通常难度较大技巧性强，所涉及的内容往往与动力学、力学密切相关，综合性强。在高考命题中经常以压轴题的形式出现，临界和极值问题是每年高考必考的内容之一。 一．解决动力学中临界极值问题的基本思路 所谓临界问题是指当某种物理现象（或物理状态）变为另一种物理现象（或另一物理状态）的转折状态叫临界状态．可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”．某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态称为临界状态。至于是“出现”还是“不出现”，需视具体问题而定。极值问题则是在满足一定的条件下，某物理量出现极大值或极小值的情况。临界问题往往是和极值问题联系在一起的。 解决此类问题重在形成清晰的物理图景，分析清楚物理过程，从而找出临界条件或达到极值的条件，要特别注意可能出现的多种情况。动力学中的临界和极值是物理中的常见题型，同学们在刚刚学过的必修1中匀变速运动规律、共点力平衡、牛顿运动定律中都涉及到临界和极值问题。在解决临办极值问题 注意以下几点：○1临界点是一个特殊的转换状态，是物理过程发生变化的转折点，在这个转折点上，系统的一些物理量达到极值。○2临界点的两侧，物体的受力情况、变化规律、运动状态一般要发生改变，能否用变化的观点正确分析其运动规律是求解这类题目的关键，而临界点的确定是基础。○3许多临界问题 常在题目的叙述中出现“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脱离”……等词句对临界问题给出了明确的暗示，审题是只要抓住这些特定词语 其内含规律就能找到临界条件。○4有时，某些临界问题中并不包含常见的临界 术语，但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变，如运动中汽车做匀 减速运动类问题，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。○5临界问 题通常具有一定的隐蔽性，解题灵活性较大，审题时应力图还原习题的物理情 景，抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向。○6确定临界点一般用极端分 析法，即把问题（物理过程）推到极端，分析在极端情况下可能出现的状态和满足的条件。解题常用的思路用矢量法、三角函数法、一元二次方程判别式法或根据物理过程的特点求极值法等。 二．匀变速运动规律中与临界极值相关问题的解读 在质点做匀变速运动中涉及到临界与极值的问题主要有“相遇”、“追及”、“最大距离”、“最小距离”、“最大速度”、“最小速度”等。 【例1】速度大小是5m/s的甲、乙两列火车，在同一直线上相向而行。当它们相隔2000m时，一只鸟以10m/s的速度离开甲车头向乙车头飞去，当到达乙车车头时立即返回，并这样连续在两车间来回飞着。问： （1）当两车头相遇时，这鸟共飞行多少时间？

高中物理——“力学”解题的三大思路1．力学研究的是物体的受力作用与运动变化的关系，以三条线索（包括五条重要规律）为纽带建立联系，如右表所示： 2．解决动力学问题，一般有三种途径： （1）牛顿第二定律和运动学公式(力的观点)； （2）动量定理和动量守恒定律(动量观点)； （3）动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能的转化和守恒定律(能量观点).以上这三种观点称.三条线索（主要是五条重要规律），俗称求解力学问题的三把“金钥匙” ☆3．三把“金钥匙”的合理选取：

①研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动状态的关系(或涉及加速度)时，一般用力的观点解决问题； ②研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般优先选用动量定理，涉及功和位移时优先考虑动能定理； ③若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用时，优先考虑两大守恒定律，特别是出现相对路程的则优先考虑能量守恒定律. ④一般来说，用动量观点、 能量观点比用力的观点解题简便，因此在解题时优先选用这两种观点；但在涉及加速度问题时就必须用力的观点。有些问题，用到的观点不只一个，特别像高考中的一些综合题，常用动量观点和能量观点联合求解，或用动量观点与力的观点联合求解，有时甚至三种观点都采用才能求解，因此，三种观点不要绝对化. 4．解决力学问题的常用程序是： ⑴．确定研究对象，进行运动和受力分析； ⑵．分析物理过程，按特点划分阶段．

⑶．选用相应规律解决不同阶段的问题，列出规律性方程． ⑷．找出关键性问题，挖掘隐含条件，根据具体特点，列出辅助性方程． ⑸．检查未知量个数与方程个数是否匹配． ⑹．解方程组． 【例题展示】 1.滑雪运动员到达高为h的斜坡顶端时速度为v1，如图4所示．已知斜坡倾角为θ，滑雪板与斜坡的摩擦因数为μ．求运动员滑到底端的速度．

力学中临界问题分析 一、在共点力动态平衡中与临界极值相关问题 物体在多个共点力作用下的动态平衡问题中，常涉及到什么时候受力“最大”或“最 小”，那个绳先断等问题。 1、三段不可伸长的细绳OA 、OB 、OC 能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一 重物，如图所示，其中OB 是水平的，A 端、B 端固定。若逐渐增加C 端所挂物体的 质量，则最先断的绳（ ） A 、必定是OA B 、必定是OB C 、必定是OC D 、可能是OB ，也可能是OC 解析：三根绳所能承受的最大拉力相同，在增大C 端重物质量过程中，判断哪根绳上的拉力先达到临界值是关键。OC 下悬挂重物，它的拉力应等于重物的重力G.就是OC 绳的拉 力产生两个效果，使OB 在O 点受到向左的作用力F 1，使OA 在O 点受到斜向下沿 绳长方向的作用力F 2，F 1、F 2是G 的两个分力.由平行四边形可作出力的分解图如 下图所示，当逐渐增大所挂物体的质量,哪根绳子承受的拉力最大则最先断.从图 中可知：表示F 2的有向线段最长,F 2分力最大，故OA 绳子最先断. 2、 如图所示，物体的质量为2kg ，两根轻绳AB 和AC 的一端连接于竖直墙 上，另一端系于物体上，在物体上另施加一个方向与水平线成θ=600的拉 力F ，若要使两绳都能伸直，求拉力F 的大小范围。 【解析】作出A 受力图如图所示，由平衡条件有： F.cos θ-F 2-F 1cos θ=0, Fsin θ+F 1sin θ-mg=0 要使两绳都能绷直，则有：F 10,02≥≥F 由以上各式可解得F 的取值范围为：N F N 340320≤≤ 。 3、如图所示，质量为m 的物体，置于水平长木板上，物体 与木板间的动摩擦因数为μ。现将长木板的一端缓慢抬起，要使 物体始终保持静止，木板与水平地面间的夹角θ不能超过多少？ 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。 【灵犀一点】这是一个斜面问题。当θ增大时，重力沿斜面 的分力增大。当此分力增大到等于最大静摩擦力时，物体处于动 与不动的临界状态。此时是θ最大。 【解析】依题意可知，当 mgsinθ=μmgcosθ 物体处于临界状态，即 tan θ=μ 则 θ≤arc o tμ 讨论：tan θ=μ是一重要临界条件。其意义是：tan θ<μ时，重力沿斜面向下的 分力小于滑动摩擦力，物体相对于长木板静止；tan θ=μ时，重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力，当物体没有获得初速度时，物体相对于长木板静止；tan θ>μ时，重力沿斜面向下的分力大于滑动摩擦力，物体将向下做加速运动。 【思维总结】对于此题的动态是否处于动态平衡问题讨论如下：①、将物体静止置 于斜面上，如tan θ≤μ，则物体保持静止；如tan θ>μ，则物体不能保持静止，而加速下滑。②、将物体以一初速度置于斜面上，如tan <μ，则物体减速，最后静止；如tan θ=μ，则物体保持匀速运动；如tan θ>μ，则物体做加速运动。因此，tan θ=μ这一临界条件是判断物体在斜面上会如何运动的一个条件。 C G F 2 F 1 F x y θ θ

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/e418171530.html, 浅谈高中力学的解题思路及技巧 作者：张万武 来源：《文理导航》2018年第08期 【摘要】力学知识是高中物理学习的基础，同时也是一项重点、难点内容，在每年高考中占有很大比例的考试内容，在实际中也有广泛的应用。所以要不断提高对力学题目的思维能力、解题效率，不仅要充分理解和掌握基础知识、多做练习，还要掌握正确的解题思路和方法技巧。 【关键词】高中力学；解题思路；解题技巧 在高中物理力学知识的学习过程中，大多同学能够完全掌握相关的概念、定律等，然而解题中却不知从何插手，没有解题思路，以至于在考试中大量丢分。所以，提高高中物理力学解题效率的重点是形成力学解题思维能力，对题目有思考的方向后，才能找到正确的解题思路和解题技巧，最终取得满意的成绩。 一、理解解题方法重点，为正确解题提供思路 在大多高中物理力学题目中，一道题目中会有很多相互关联的物体和条件，一些条件直接给出，或者给出了部分条件，还有一些条件是隐含在题目中的，用一些干扰条件影响解决思路，在审题过程中一定要做出很好的区分，确定出哪些条件是解题所需要的，哪些是作为干扰条件存在的，能够推理出题目中隐含的条件，这些都是正确解题的基础。在解题过程中要注意以下几个问题的出现：第一，掌握解题的正确步骤。在进行力学题目的求解过程中，首先对研究对象进行受力分析，得出受力方程，将题目中条件带入其中进行计算，将得出的计算结果做验证；第二，要明白物体的整个运动过程。求解题目之前要想清楚物体是怎样运动的，例如，物体是做匀速运动还是做变速运动，是单个物体进行运动，还是存在多个物体关联运动。能够正确分析出物体的整个运动过程，是正确解题的关键所在；第三，明确物体的运动状态。力学

高一物理动力学中的图象问题、临界问题牛顿运动定律的 适用范围典型例题解析 【例1】如图25－1所示，木块A、B静止叠放在光滑水平面上，A的质量为m，B的质量为2m．现施水平力F拉B，A、B刚好不发生相对滑动，一起沿水平面运动．若改用水平力F′拉A，使A、B也保持相对静止，一起沿水平面运动，则F′不得超过 [ ] A．2F B．F/2 C．3F D．F/3 解析：水平力F拉B时，A、B刚好不发生相对滑动，这实际上是将要滑动，但尚未滑动的一种临界状态，从而可知此时的A、B间的摩擦力即为最大静摩擦力．先用整体法考虑，对A、B整体：F＝(m＋2m)a： 再将A隔离可得A、B间最大静摩擦力：f m＝ma＝F/3； 若将F′作用在A上，隔离B可得：B能与A一起运动，而A、B不发生相对滑动的最大加速度：a′＝f m/2m；再用整体法考虑，对A、B整体：F′＝(m＋2m)a′＝F/2因而正确选项为B． 点拨：“刚好不发生相对滑动”是摩擦力发生突变(由静摩擦力突变为滑动摩擦力)的临界状态．由此求得的最大静摩擦力正是求解此题的突破口． 【例2】在光滑的水平面上，一个质量为0.2kg的物体在1.0N的水平力作用下由静止开始做匀加速直线运动，2.0s后将此力换为方向相反、大小仍为1.0N的力，再过2.0s将力的方向再换过来……，这样，物体受到的力的大小虽然不变，方向却每过2.0s变换一次，求经过半分钟物体的位移及半分钟末的速度分别为多大？ 解析：在最初2s内物体的加速度为a＝F/m＝1/0.2m/s2＝5m/s2，物体做初速度为零的匀加速直线运动，这2s内的位移为s＝at2/2＝1/2×5×22m＝10m 2s末物体的速度为v＝at＝5×2m/s＝10m/s 2s末力的方向改变了，但大小没变，加速度大小仍是5m/s2，但方向也改变了，物体做匀减速直线运动．到4s末，物体的速度为v t＝v0－at＝10m/s－5×2m/s＝0 故在第二个内的位移为＝＝＋·＝ 2s s vt(v v)/2t10m 20t 所以，物体在前4s内的位移为s1＋s2＝20m．