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力与运动的问题是高中物理的核心问题，无论是在重力场当中还是在电磁场中，大部分问题都以力与运动为核心。解好力与运动问题除了要会进行受力分析和运动分析外，还必须知道问题中的临界条件，这些临界条件往往是我们解题的突破口。那么我就简单介绍一下，高中物理中常见的临界条件。 一、常见的临界条件 ❶接触与分离的临界条件当两物体刚好接触或刚好分离时，物体间的弹力恰好为零，弹力FN=0就成了物理相接触或分离的临界条件，并且此时两物体有共同的速度和加速度。 ❷相对滑动的临界条件我们知道物体间要有静摩擦力需要具备三个条件：①物体间有弹力，②接触面不光滑，③有相对运动趋势。有相对运动趋势是指两个物体有相对滑动的想法，但是没有动，当摩擦力达到最大静摩擦力时才开始相对滑动。这样两物体间的静摩擦力达到最大静摩擦力，就成了两物体相对滑动的临界条件。 ❸绳子断裂与松弛的临界条件绳子所能承受的张力是有限的，如果题目中已知绳子能够承受的最大张力，那这个最大张力就是绳子断与不断的临界条件。绳子松弛的临界(极值)条件是FT=0，这会涉及绳子伸直但无张力的情况。下图为2017全国卷I的21题，图示状态MN伸直但无张力。 2017年全国卷Ⅰ第21题图 ❹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。由牛顿第二定律F=ma知，当物体所受合力最大时，具有最大加速度，合力最小时，具有最小加速度。加速度等于0时，速度有最大值或最小值。 如下左图，速度越来越大加速度越来越小，当加速度减为零时速度达最大值；如下右图，速度越来越小加速度也越来越小，当加速度为零时速度达最小值。 ❺相距最近或最远的临界条件在追及相遇问题中，速度相等是两物体相距最近或最远的临界条件。如果速度相等与处在同一位置，则是恰好相撞或恰好不相撞的临界条件。如下图，为2016全国卷的一道题目，在2秒末甲乙两物体速度相等，此时两物体相距最远。 2016年全国卷Ⅰ21题 二、如何寻找临界条件 如何从题目中迅速的找到这些临界条件呢？这就需要认真读题，迅速找到题目中的关键词。常见的临界条件的关键词有以下几个： (1)题目中有刚好、恰好、正好等关键词，明显表明运动过程存在着临界点。 (3)题目中有最大、最小、至多、至少等关键词，表明运动过程存在极值，这个极值点往往是临界点。 三、练习提高 (多选)如图所示,光滑的水平地面上,可视为质点的两滑块A、B在水平外力作用下紧靠在一起压紧弹簧,弹簧左端固定在墙壁上,此时弹簧的压缩量为x0,以两滑块此时的位置为坐标原点建立如图所示的一维坐标系,现将外力突然反向并使B向右做匀加速运动,下列关于拉力F、两滑块间的弹力FN与滑块B的位移变化的关系图象可能正确的是( )。 #解此题时要注意，分离式弹簧并没有恢复原长。 (多选)一弹簧秤的秤盘质量m₁=1.5 kg,盘内放一质量m₁=10.5 kg的物体P,弹簧质量不计,其劲度系数k=800 N/m,系统处于静止状态,如图所示。现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上以加速度a做匀加速直线运动,已知在最初0.2 s内F是变化的,在0.2 s以后是恒定的,取重力加速度g=10 m/s²,下列说法正确的是( )。 A.a=6 m/s² B.a=7.5 m/s² C.拉力F的最大值为168 N D.拉力F的最小值为120 N |
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