第三章 习题课4　整体法与隔离法　平衡中的临界、极值问题（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）必修 第一册

习题课4　整体法与隔离法　平衡中的临界、极值问题 核心 目标 1．理解整体法、隔离法的选用原则，会根据情境，恰当选择研究对象，选择适当方法求解平衡问题． 2．理解临界、极值问题的特征，会运用物理和数学的方法求解简单的临界、极值问题． 类型1　用整体法与隔离法处理平衡问题 1．整体法和隔离法选用的原则 整体法 隔离法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究系统内物体之间的相互作用力 注意问题 进行受力分析时不需再考虑系统内物体间的相互作用 一般隔离受力__较少__的物体 说明 解决问题时常交替使用整体法与隔离法 2．分析多物体的平衡问题，关键是研究对象的选取，若一个系统中涉及两个或两个以上的物体，在选取研究对象时，要灵活运用整体法和隔离法．对于多物体问题，如果不求物体间的相互作用力，我们优先采用__整体法__，这样涉及的研究对象少，未知量少，求解简便． 　(2025·汕头期末)用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接，并悬挂如图所示．两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平．则细线b对小球2的拉力大小为(　A　) 　 A．G B．G C．G D．G 解析：将两球和细线b看成一个整体，对整体受力分析，如图所示．根据共点力的平衡条件有Fc＝2G tan 30°＝2×G×＝G，对小球2，根据受力平衡有，细线b对小球2的拉力大小F＝＝G，故选A． 　(2025·广州期末)如图所示，两个相同的物块m用两根长度相等的轻杆连接，轻杆连接处可自由活动，将物块放在挡板间，在轻杆的连接处O点悬挂一个物块M，三个物块组成的系统处于静止状态．若在M上粘上一小物体，系统仍静止，则(　C　) A．轻杆受到的力变小 B．m受到的摩擦力不变 C．挡板对m的支持力变大 D．挡板对m的支持力不变 解析：将三物块看成一个整体，如图(a)所示，则有f＝，若在M上放上一小物体，则G变大，摩擦力f也变大，B错误；对连接点O进行受力分析，如图(b)所示，当G变大时，由F＝，则杆受到的力也变大，A错误；对左侧物块进行受力分析，如图(c)所示，则有FN＝F′sin θ，由于F′变大，则FN也变大，C正确，D错误． (a) (b) (c) 类型2　平衡中的临界、极值问题 1．临界问题 (1) 临界状态：物体的平衡状态将要发生变化的状态． (2) 临界问题：涉及临界状态的问题，临界问题的描述中经常出现“刚好”、“恰好”等词语． (3) 分析方法：处理这类问题常用假设推理法，也就是先假设，再根据平衡条件及有关知识列平衡方程，最后求解． (4) 常见的临界状态 状态 临界条件 两接触物体脱离与不脱离 相互作用力为__0__ 绳子断与不断 绳中张力达到__最大__ 绳子绷紧与松弛 绳中张力为__0__ 存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止 静摩擦力达到__最大__ 2．解决临界、极值问题时应注意的问题 (1) 求解平衡中的临界问题和极值问题时，首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点． (2) 临界条件应在变化中去寻找，不能停留在一个状态来研究临界问题，而是要把某个量推向极端，即极大或极小，并依此做出推理分析，给出判断或导出结论． 　(2024·江门期末)如图所示，解放军战士在水平地面上拉着轮胎进行负荷训练，运动过程中保持绳子与水平面间的夹角θ恒为53°，轮胎质量m为50 kg，取g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6． (1) 当轮胎做匀速直线运动时，若地面对轮胎的阻力大小为150 N，求绳中的拉力T大小和轮胎对地面的压力大小． (2) 若训练的过程中，为确保轮胎不飞离地面，求绳中拉力的最大值Tm的大小． 答案：(1) 250 N　300 N　(2) 625 N 解析：(1) 轮胎做匀速直线运动，根据平衡条件可得 T cos θ＝f，FN＋T sin θ＝mg 解得T＝250 N，FN＝300 N 根据牛顿第三定律，轮胎对地面的压力 ... ...