选修2-3《课题研究》优秀教案

选修2-3《课题研究》优秀教案

教学过程：

在高中物理中存在着大量而广泛的临界问题.所谓临界问题是指一种物理过程或物理状态转变为另一种物理过程或物理状态的时候，存在着分界的现象，即所谓的临界状态，符合这个临界状态的条件即为临界条件.满足临界条件的物理量称为临界值，在解答临界

问题时，就是要找出临界状态，分析临界条件,求出临界值。

解决临界问题，一般有三种基本方法：

（1）以定理、定律为依据，首先求出所研究问 题的一般规律和一般解，然后分析、讨论其特殊规律和特殊解.

（2）直接分析、讨论临界状态和相应的临界值，求解出所研究问题的规律和解.

（3）数学方法. 就是根据物理现象，建立物理模型，利用物理公式，写出需求量与自变量间的数学函数关系，再利用函数式讨论出现极值的条件和极值的大小。

中学物理中常见的临界状态问题的分析主要有如下几种情况：

（1）力学中的临界问题 （2）圆周运动中的临界问题

（3）电场、磁场中的平衡问题 （4）某物理量取极值求解临界问题

典型例题

一、力学中的临界问题

【理论阐释】

临界问题通常出现在：

（1）物体在接触面恰好不发生相对滑动；

（2）物体恰好脱离某接触面。

前者一般隐含摩擦力为最大静摩擦力，后者隐含某弹力（支持力）为零。解决此类问题的方法是抓住满足临界值的条件，准确分析物理过程，从受力分析入手，列牛顿第二定律方程求解。

静摩擦力的范围引出的临界问题

例1　如图1所示，倾角为α＝60°的斜面上，放一质量为1 kg的物体，用k＝100 N/m

的轻质弹簧平行于斜面吊着，物体放在PQ之间任何位置都能处于静止状态，而超过这一范围，物体都会沿斜面滑动，若AP＝22 cm，AQ＝8 cm，试求轻质弹簧原长及物体与斜面间的最大静摩擦力的大小．(g取10 m/s2)

解析　物体在临界位置Q点，弹簧被压缩，压缩量为x＝

L－AQ，受力图如图(a)，物块有下滑趋势，最大静摩擦力Fm沿斜面向上；物体在临界位置P点，弹簧被拉长，伸长量为x，物块有上滑趋势，最大静摩擦力Fm沿斜面向下，受力图如图(b)．

由上两图分别列出：

Fm＝k(L－AQ)＋Gsin 60° ①

Fm＝k(AP－L)－Gsin 60° ②