例析臨界狀態求解物理問題

馮浩

摘 要： 本文結合具體實例，說明運用臨界狀態求解物理問題的方法。這對學好物理知識和提高學生綜合解題能力具有重要意義。

關鍵詞： 臨界狀態 圓周運動 物理問題

很多學生覺得物理難學，看到物理題目，經常不知所云，百思不得其解，無從下手。其實，很多物理問題都源自生活中的實際問題，說明學生缺乏把實際問題轉化為物理問題的能力，無法建立正確的物理圖景，分析綜合能力有待提高。解決該問題需要學生有一定的知識遷移能力和創新意識，能將實際問題轉化成物理模型，能夠把握好臨界狀態。這里所說的臨界狀態是指一種物理現象轉變為另一種物理現象，或者從一個物理過程轉入到另一個物理過程的轉折狀態。我們也可以將其理解為“恰好出現”或者“恰好不出現”某種現象的狀態。

臨界問題通常具有一定的隱蔽性，解題靈活性較大，對學生能力要求較高，因而成為高考命題的熱點。在往年高考物理題中，涉及臨界問題的試題較多，例如，2009年江蘇物理第2題、第13題，山東物理第24題，安徽物理第24題，天津物理第10題，重慶物理第25題，海南物理第18題。大多考生在臨界問題上失分率較高，為此，本文結合具體實例，說明運用臨界狀態求解物理問題的方法，希望對考生有所幫助。

解析：物體在相互接觸過程中，相互間有擠壓就會發生形變而產生彈力，沒有擠壓則不會有彈力的產生，彈力的大小又會隨擠壓程度的變化而不同。因此在解答彈力問題時，要特別注意擠壓中臨界問題的存在。本題中由于不知道當斜面以題設所給的加速度運動時小球所處的狀態，即是否離開斜面，因此不能就小球的受力情況做出判斷。所以解此題的關鍵是：先求出當小球恰好離開斜面這一臨界狀態時，斜面向右運動的加速度的大小這一臨界值；然后將求出的臨界值與題設所給的加速度值比較，才能正確判斷出斜面向右做勻加速直線運動時小球所處的狀態。

通過以上例題解析可以看出，運用臨界狀態求解物理問題的基本思路：認真審題，仔細分析問題中的物理變化過程；尋找物理過程中變化的物理量，思考物理量的變化規律；分析臨界狀態，確定臨界條件，求出表征臨界狀態特性的某個物理量的臨界值，然后將該臨界狀態與題設條件相比較，根據物理規律列方程求解。

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