李寶路

摘 要：在高中物理解答力學(xué)問題時，經(jīng)常有碰到物理過程是由某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象的情況，或由某種運動狀態(tài)變化為另一種運動狀態(tài)的情況，在這種變化過程中發(fā)生的轉(zhuǎn)折狀態(tài)通常稱之為臨界狀態(tài).涉及臨界狀態(tài)的物理問題稱為臨界問題.處于臨界狀態(tài)所需滿足的條什又名為力學(xué)的臨界條件.

關(guān)鍵詞：似設(shè)推理;臨界問題;高中物理;研究對象

一、恰當(dāng)?shù)募僭O(shè)是順利解答臨界問題的前提

在用假設(shè)推理法解臨界問題時，經(jīng)常碰到被研究對象是由幾個物體組成的系統(tǒng)，或被研究對象同時受到幾個力作用的情況，而這些組成系統(tǒng)的物體或作用于同一物體的幾個力，又各有各的臨界狀態(tài)，且出現(xiàn)臨界狀態(tài)的先后時間又不同.在這種情況下，確定假設(shè)誰先達到臨界狀態(tài)，就要根據(jù)題給條件進行全面地仔細地分析.從而進行恰當(dāng)?shù)募僭O(shè)才能順利解題。

例1承受最大拉力10牛的細線OA與豎直方向成45°，承受最大拉力5牛細線OB處水平，細線OC能承受足夠大拉力，使OA、OB均不被拉斷，OC下端懸掛物體最大重力值。

分析：如圖，兩條繩同時達到臨界值還是哪條繩先達到臨界值，這就需再根據(jù)題中所給的條件，進行恰當(dāng)?shù)丶僭O(shè).由題給條件可分析出：OA繩的實際張力為OB繩的實際張力的倍，即T1=T2/cos45°=T2.而OA繩能承受的最大張力（10牛）為OB繩能承受的最大張力（5牛）的2倍，即T1max=2T2max.從而可判斷出：當(dāng)OC所掛物重不斷增大時，是OB繩先達到臨界值，因此，必須恰當(dāng)?shù)丶僭O(shè)OB先達到臨界值來解題.

二、盡快找出臨界條件是順利地解答臨界問題的關(guān)鍵

在用假設(shè)推理法解答臨界問題時，經(jīng)常出現(xiàn)臨界現(xiàn)象和臨界條件都很隱蔽的情況，而需要解答的物理過程又可能分別出現(xiàn)在臨界狀態(tài)的兩側(cè).在這種情況下要順利地解題，關(guān)鍵的是迅速暴露臨界現(xiàn)象，盡快找出臨界條件，從而判斷出需要解答的物理過程是處在臨界狀態(tài)的哪一側(cè)，然后再正確列式求解，

例2如圖2，車廂內(nèi)斜面傾角為θ=60°.質(zhì)量為m的物體由平行于斜面的細繩懸靠在斜面上，車廂向右作加速度為。的勻加速直線運動，求：（1）當(dāng)a1=g/2時，繩對物體m的拉力為多少？（2）當(dāng)a2=g時，繩對物體m的拉力又為多少？

分析：當(dāng)車廂加速度a較小時，m將緊貼斜面，斜面對m的支持力N≠0.當(dāng)車廂加速度較大時，m將飛離斜面，N=0。本題中涉及到的a1=g/2和a2=g是屬“緊貼”的情況還是屬“飛離”的情況？要回答這一問題，就必須盡快地找出臨界加速度，也就是盡快地找出臨界條件，從而順利解題。

三、“極限分析”是迅速找出臨界條件的鑰匙

極限分析是通過恰當(dāng)?shù)剡x取某個物理量并將其推向極端（極大或極小”極左或極右等），從而把比較隱蔽的物理臨界條件盡快暴露出來，達到順利解題目的.

例3如圖3所示.兩繩共系一個質(zhì)量為m=0.1千克的小球.上面繩長l=2米，兩繩都拉直時與豎直軸夾角分別為30°和45°，問：（1）球繞豎直軸朋旋轉(zhuǎn)的角速度ω在什么范圍內(nèi)，兩繩始終張緊。（2）當(dāng)角速度為3弧度/秒時，上、下兩繩拉力分別值，

分析：兩繩張緊時，小球受三力作用：重力mg;繩AC拉力T1;繩BC拉力T2.顯然，當(dāng)ω由零逐漸增大時，繩BC和繩AC將先后出現(xiàn)臨界狀態(tài).此兩臨界狀態(tài)又對應(yīng)ω有兩個臨界值（即臨界條外）.怎樣找出這兩個臨界值呢？最好的辦法是對ω進行極限分析：當(dāng)ω很小時，球甩起的角度不大，BC可能出現(xiàn)臨界狀態(tài)，此時BC繩雖拉直，但T2=0.當(dāng)ω很大時，球甩起的角度很大，AC繩可能出現(xiàn)臨界值，此時AC繩雖拉直，但T1=0.這樣將ω推向“很小”、“很大”兩個極限位置，從而分析出隱蔽的這兩個臨界狀態(tài)，然后分別進行受力分析.計算出角速度的兩個臨界值，兩繩張緊角速度范圍在這兩個臨界值的范圍內(nèi).

參考文獻

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