[答案]
临界问题
1.临界问题
在物体的运动状态发生变化的过程中,往往会达到某一特定状态,此时有关的物理量将发生突变,此状态即为临界状态,相应的物理量的值为临界值。临界状态一般比较隐蔽,它在一定条件下才会出现。若题目中出现"最大""最小""刚好"等词语,常有临界问题。
2.动力学中的典型临界问题
(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离的临界条件是弹力FN=0。
(2)相对静止或相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对静止或相对滑动的临界条件:静摩擦力为零或达到最大值。
(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能够承受的张力是有限的,绳子断与不断的临界条件是张力等于它所能承受的最大张力。绳子松弛的临界条件是FT=0。
(4)加速度最大与速度最大的临界条件:当物体在变化的外力作用下运动时,其加速度和速度都会不断变化,当所受合外力最大时,具有最大加速度;合外力最小时,具有最小加速度。当出现加速度为零时,物体处于临界状态,所对应的速度便会出现最大值或最小值。
3.解决临界问题的方法
(1)极限法:把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态)显露,达到尽快求解的目的。
(2)假设法:有些物理过程没有明显出现临界问题的线索,但在变化过程中可能出现临界问题,也可能不出现临界问题,解答这类题目一般用假设法。
(3)数学方法:将物理过程转化为数学公式,根据数学表达式求解得出临界条件。
[例2] 一弹簧秤的秤盘A的质量m=1.5 kg,盘上放一物体B,B的质量为M=10.5 kg,弹簧本身质量不计,其劲度系数k=800 N/m,系统静止时如图所示。现给B一个竖直向上的力F使它从静止开始向上做匀加速运动,已知在头0.20 s内,F是变力,以后F是恒力,求F的最大值和最小值。(g取10 m/s2)
[解析] 设刚开始时弹簧压缩量为x1,则:x1==0.15 m①
设两者刚好分离时弹簧压缩量为x2,则:kx2-mg=ma②