運用臨界條件解決高中物理帶電體在磁場中運動的問題

作者簡介：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，其具有將復雜問題簡單化的優勢。針對帶電體在磁場中運動軌跡的分析較為復雜，運用臨界條件，能夠將動態過程轉化為靜態條件，有效地解決此類問題。

關鍵詞：高中物理帶電體在磁場中運動；臨界條件；解題

中圖分類號：G634.7文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）02-0053-02

在物理學習過程中，常常會遇到一個物理現象（或物理狀態）向另一個物理現象（或物理狀態）轉變時，存在一個分界的現象，通常將物體這時所處的狀態稱為臨界狀態，與該狀態相關的物理條件則被稱為臨界條件。臨界狀態是物質從量變到質變規律在物理學中的生動表現，這種分界點通常以臨界值的形式表現出來。在高中物理學習中，對帶電體在磁場中運動軌跡的分析較為復雜，有效掌握臨界條件，靈活運用臨界值，對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，常常出現一些特定的詞語，例如“剛好不滑動”、“剛好不分離”、“最大”、“至少”…等等，這些特定的詞語很明確地對臨界狀態給出了暗示。所以在審題時，一定要關注這些詞語，分析其中包含的引申意思，找出臨界條件。有些時候，題目中并不包含上述常見的特定詞語，題中會出現某個物理量在變化過程中會發生突變的現象，例如“突然斷裂”、“突然停止”等，則該物理量突變時物體所處的狀態即為臨界狀態。

帶電體在磁場中運動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，審題時應注意力求準確把握題目的物理情景，從帶電體的運動軌跡逐層展開分析，理清帶電體在電場中的受力情況，并根據限制條件以及運動軌跡確定臨界位置，抓住臨界狀態的特征，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，需對其進行認真分析，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、討論臨界狀態和相應的臨界值，求解出所研究問題的規律和解。這種方法適用于解決比較簡單的臨界問題。

（二）極限法、假設法、數學分析法、圖象法等。

就是以定理、定律為依據列出表達式，并對表達式中的某一物理量連續變化所導致的其他物理量變化的分析，當某個物理量變為零或存在著突變的情況下就是臨界狀態，對應的是臨界條件。在極限法的運用下列出相應的力學方程式求解最終得到答案。對于帶電體在磁場中運動類問題，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中運動的臨界問題時，需要將物理參量進行適當變化，通過求出“最大”或“最小”極限值，實現臨界狀態的轉換。并根據限制條件以及帶電體在磁場中的運動軌跡確定臨界位置，求解最終答案。