作者簡(jiǎn)介:雷聞韜(1998.5-),男,湖北武漢人,華中師大一附中高三(2)班。
摘要:臨界條件屬于高中物理解題過程中一種重要思想,其具有將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的分析較為復(fù)雜,運(yùn)用臨界條件,能夠?qū)?dòng)態(tài)過程轉(zhuǎn)化為靜態(tài)條件,有效地解決此類問題。
關(guān)鍵詞:高中物理帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng);臨界條件;解題
中圖分類號(hào):G634.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):2095-9214(2016)02-0053-02
在物理學(xué)習(xí)過程中,常常會(huì)遇到一個(gè)物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))向另一個(gè)物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))轉(zhuǎn)變時(shí),存在一個(gè)分界的現(xiàn)象,通常將物體這時(shí)所處的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài),與該狀態(tài)相關(guān)的物理?xiàng)l件則被稱為臨界條件。臨界狀態(tài)是物質(zhì)從量變到質(zhì)變規(guī)律在物理學(xué)中的生動(dòng)表現(xiàn),這種分界點(diǎn)通常以臨界值的形式表現(xiàn)出來。在高中物理學(xué)習(xí)中,對(duì)帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的分析較為復(fù)雜,有效掌握臨界條件,靈活運(yùn)用臨界值,對(duì)解決此類問題有著十分重要的意義。
一、首先要找到臨界條件
在許多物理題目中,常常出現(xiàn)一些特定的詞語,例如“剛好不滑動(dòng)”、“剛好不分離”、“最大”、“至少”…等等,這些特定的詞語很明確地對(duì)臨界狀態(tài)給出了暗示。所以在審題時(shí),一定要關(guān)注這些詞語,分析其中包含的引申意思,找出臨界條件。有些時(shí)候,題目中并不包含上述常見的特定詞語,題中會(huì)出現(xiàn)某個(gè)物理量在變化過程中會(huì)發(fā)生突變的現(xiàn)象,例如“突然斷裂”、“突然停止”等,則該物理量突變時(shí)物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。
帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡分析的臨界問題通常具有一定的隱蔽性,解題靈活性較大,審題時(shí)應(yīng)注意力求準(zhǔn)確把握題目的物理情景,從帶電體的運(yùn)動(dòng)軌跡逐層展開分析,理清帶電體在電場(chǎng)中的受力情況,并根據(jù)限制條件以及運(yùn)動(dòng)軌跡確定臨界位置,抓住臨界狀態(tài)的特征,找到正確的解題方向。
二、分析臨界條件的常用方法
找到臨界條件后,需對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真分析,找到解決問題的方法。常用方法一般有以下幾種:
(一)直接分析法。
即直接分析、討論臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界值,求解出所研究問題的規(guī)律和解。這種方法適用于解決比較簡(jiǎn)單的臨界問題。
(二)極限法、假設(shè)法、數(shù)學(xué)分析法、圖象法等。
就是以定理、定律為依據(jù)列出表達(dá)式,并對(duì)表達(dá)式中的某一物理量連續(xù)變化所導(dǎo)致的其他物理量變化的分析,當(dāng)某個(gè)物理量變?yōu)榱慊虼嬖谥蛔兊那闆r下就是臨界狀態(tài),對(duì)應(yīng)的是臨界條件。在極限法的運(yùn)用下列出相應(yīng)的力學(xué)方程式求解最終得到答案。對(duì)于帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)類問題,通常采用該方法。
三、舉例說明
利用極限思維分析帶電體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問題時(shí),需要將物理參量進(jìn)行適當(dāng)變化,通過求出“最大”或“最小”極限值,實(shí)現(xiàn)臨界狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。并根據(jù)限制條件以及帶電體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡確定臨界位置,求解最終答案。