高中物理临界问题.pptVIP

高中物理的临界问题 江苏省泗洪中学 许双利 当物体由一种物理状态变为另一种物理状态时，可能存在一个过渡的转折点，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。 解答临界问题的关键是找临界条件。 许多临界问题，题目中常常出现“刚好” 、“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明显含上述常见的“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，则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态 临界问题通常具有一定的隐蔽性，解题灵活性较大，审题时应力求准确把握题目的物理情景，抓住临界状态的特征，找到正确的解题方向。 高中物理常见的临界问题类型： 1.追击问题的临界条件（相遇、最远、最近） 2.力的合成与分解问题 3.两个物体分离的临界条件（与固定物体分离或者两个运动物体分离） 4.竖直平面内的圆周运动过最高点的条件（重力场或者复合场） 5.绳子和弹簧所涉及的临界条件（断与否，有或无，分离与否） 6.靠摩擦力连接的物体间不发生相对滑动的临界条件 7.带点粒子在有界磁场中运动的临界问题（运动条件和边界问题） 8.电磁感应中的临界问题 8.碰撞中的临界条件 9.光电效应、全反射中的临界问题 典型例题 一.运动学中的临界问题 在讨论追击，相遇的问题上，其实质是讨论两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置问题 （1）两个关系：即时间关系和位移关系，这两个关系可通过画草图得到 （2) 一个条件：即两者速度相等，它往往是物体间能否追上，追不上（ 两者）距离最大，最小的临界条件，也是分析判断切入点。 例题1．一辆值勤的警车停在公路边．当警员发现从他旁边以v0＝8 m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时，决定前去追赶．经2.5 s，警车发动起来，以加速度a＝2 m/s2做匀加速运动，试问： (1)警车要多长时间才能追上违章的货车？ (2)在警车追上货车之前，两车间的最大距离是多大？ 归纳：总结在用匀变速直线运动规律解答有关追及、相遇问题时，一般应根据两个物体的运动性质，结合运动学公式列出两个物体的位移方程．同时要紧紧抓住追及、相遇的一些临界条件，如： (1)当速度较小的物体匀加速追速度较大的物体时，在两物体速度相等时两物体间距离最大 (2)当速度较大的物体匀减速追速度较小的物体 时，在两物 体速度相等时两物体间的距离最小． (3)若被追赶的物体做匀减速运动，一定要注意追上前该物体是否已停止运动. 例3 .甲火车以4m/s的速度匀速前进，这时乙火车误入同一轨道，且以20m/s的速度追向甲车.当乙车司机发现甲车时两车仅相距125m，乙车立即制动，已知以这种速度前进的火车制动后需经过200m才能停止，问两车是否发生碰撞? 在追碰问题中，两车最容易相撞的时刻应是两车速度相等即V乙=V甲，而不是V乙=0，这是本题的临界条件 二.力学中的临界问题 力学中的平衡问题涉及到平衡和运动等具体问题平衡问题的临界状态是指物体的所处的平衡状态将要被破坏而尚未被破坏的状态。解决这类问题的基本方法是假设推理法。 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条件。 解此类问题要特别注意可能出现的多种情况。 其它解法：采用极限法：F较大时， 拉力Fb=0, F较小时,Fc=0.列方程求解 例5、倾角为度的斜面上放置一个重的物体，物体与斜面间的动摩擦因数为，要使物体恰好能沿斜面向上匀速运动，所加的力至少为多大？方向如何？ 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 动力学的临界问题 例7.如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上端系一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端连有一质量为m的小球，球被一垂直于斜面质量为M的挡板A挡住，此时弹簧没有形变.若手持挡板A以加速度a（a＜gsinθ）沿斜面匀加速下滑，求： （1）从挡板开始运动到球与挡板分离所经历时间； （2）从挡板开始运动到球速达到最大，球所经过的最小路程. 分析：（1）球与挡板脱离的临界条件：球与挡板的支持力等于零，二者速度相等，加速度相等，然后对球受力分析求出位移X，在运动学公式。 （2）球速达到最大的临界条件：球合外力为零 例8.一个质量为0.2 kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的