臨界問題

臨界問題

何謂臨界狀態?當物體由一種物理狀態變為另一種物理狀態時,可能存在一個過渡的轉折點,這時物體所處的狀態通常稱為臨界狀態,也可理解為“恰好出現”或“恰好不出現”某種現象的狀態。與之相關的物理條件則稱為臨界條件。

概念及定義

一、臨界狀態

何謂臨界狀態?當物體由一種物理狀態變為另一種物理狀態時,可能存在一個過渡的轉折點,這時物體所處的狀態通常稱為臨界狀態,也可理解為“恰好出現”或“恰好不出現”某種現象的狀態。與之相關的物理條件則稱為臨界條件。

二、臨界問題特點

許多臨界問題,題乾中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脫離”等詞語對臨界值問題給出了明確的暗示,所以臨界值問題往往也是極值問題。

三、解決臨界問題的基本思路

1.分析臨界狀態

一般採用極端分析法,即把問題中的物理量推向極值,就會暴露出物理過程,常見的有A.發生相對滑動;B.繩子繃直;C.與接觸面脫離。

所謂臨界狀態一般是即將要發生質變時的狀態,也是未發生質變時的狀態。此時物體所處的運動狀態常見的有:A.平衡狀態;B.勻變速運動;C.圓周運動等。

2.找出臨界條件

上述臨界狀態其對應臨界條件是:

(1)相對滑動與相對靜止的臨界條件是靜摩擦力達最大值;

(2)繩子鬆弛的臨界條件是繩中拉力為零;

(3)相互接觸的兩個物體將要脫離的臨界條件是相互作用的彈力為零。

3.列出狀態方程

將臨界條件代到狀態方程中,得出臨界條件下的狀態方程。

4.聯立方程求解

有些臨界問題單獨臨界條件下的狀態方程不能解決問題,則需結合其他規律聯立方程求解。

例題及解答

所謂臨界狀態是指當物體從一種運動狀態(或物理現象)轉變為另一種運動狀態(或物理現象)的轉折狀態,它既有前一種運動狀態(或物理現象)的特點,又具有後一種運動狀態(或物理現象)的特點,起著承前啟後的轉折作用。臨界狀態是物理問題中常遇到的一種情景,這類問題一般可分為兩類:明顯臨界的;臨界條件較隱蔽的。

明顯

例題1

臨界問題 臨界問題

例題2

臨界問題 臨界問題

不明顯

例題如圖所示:

臨界問題 臨界問題

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