弹簧处于自然伸长状态(学物理核心心法二:临界条件)

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弹簧处于自然伸长状态(学物理核心心法二:临界条件)

昨天讲完学习物理核心心法一:运动与受力的关系

回顾文章请戳链接学物理核心心法一:运动与受力的关系

“运动与受力”是解决高中物理的基本思路,是底层逻辑,高中里面大部分题目都脱离不开运动与受力的关系

“临界条件”是高中解决问题的“题眼”,把握好临界条件,往往就是解题的关键


一、先来说说,高中物理题目中哪些字眼是临界条件

“刚刚”“恰好”“垂直”“相切”等等,这些词语出现的时候,一定要把眼睛死死的盯住这样的词语,切不可放过,放过了这些条件,你可能就错失了几个亿了、、

眼神放光亮些

下面我们来看看高考题目中出现的临界条件

选自2013年全国卷II卷21题

选自2013年全国卷II卷选做第2题

选自2014年全国卷I卷第25题

选自2014年全国卷II卷第15题

选自2015年I卷第14题

还有很多,我不在这里一一举例子了


二、既然临界条件这么重要,那在物理中哪些地方出现了临界呢?------任何地方都有可能会出现临界,眼睛放机灵点,碰到了我刚刚讲的几个词语,就要注意出现了临界条件

但是问题是!有时候我们发现题目中确实有临界条件出现,但是却不知道这个临界条件怎么去用。。。

我们就来简单梳理一下,在哪些情况下碰到了临界你应该怎么去做

临界无非出现在两个地方

一个是受力出现了临界

一个是运动状态出现了临界

(请各位拿个小本本把这句话切记并且抄下来,如果可以,也可以把这句话刻在胳膊或者大腿上,天天提醒自己)

1、受力出现临界

题目:如图所示,弹簧的劲度系数为500N/m,A、B两物体分别重100N、200N,之前系统放在地上处于静止状态,现用力F作用于A上缓慢向上拉动

问题:从力F开始作用直到B刚要离开地面时,这段时间A的位移

分析:

心法一:受力与运动有关

心法二:临界条件

物体刚开始静止

对A受力分析:

A的受力分析

则弹簧压缩量为

x1=T/K=100/500=0.2m

后来力F作用在A上,A缓慢上升,直至B离开地面

“刚”,临界条件出现了!请注意,放慢你的脚步,仔细思考,这个代表什么意思

思考分析:B刚离开地面,意味着地面和B物体脱离了,那么地面和B物体间根本没得弹力!!

NICE!

我们得到了临界条件:B的受力出现了临界,即地面给B的支持力为零!

B刚要离开地面时,对B受力分析:

B的受力分析

这个时候弹簧伸长量为:

X2=T支/K=200/500=0.4m

故最终A的位移为弹簧的压缩量+弹簧的伸长量=0.2m+0.4m=0.6m

本题中出现的临界条件:力的临界条件

一个例子还没有过瘾?

那么再来一个例子分析一下

题目:斜面质量为M,斜面切角为θ,一物块用细绳悬挂在斜面上,物块质量为m,用一水平向右的力F作用在M上

问题:若力F作用在M上时,m恰好脱离斜面时,求此时力F的值

分析:

“恰好”

恰好脱离斜面,意味着斜面与物块间并没有弹力

故,我们只需要整体法和隔离法进行受力分析即可

受力分析注意,斜面不给物块提供弹力

整体法:F=(M+m)a

隔离m:Tcosθ=ma ;Tsinθ=mg

解出结果为:F=(M+m)g/tanθ

本题中出现的临界条件:力的临界条件

号外:有些可爱的朋友可能看到这里有些懵逼。。。

啥子叫整体法和隔离法呢?

这个问题,我们会在后面的文章中再细说

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说完了力的临界条件

下面该说说,运动状态的临界条件了

2、运动状态出现临界

题目:一小球水平抛出,经过3s,恰好打到一个倾角为30的斜面上

问题:小球抛出的水平初速度

分析:

“恰好”

恰好打到斜面上,什么意思呢?

这里告诉我们,小球打到斜面时,小球的速度方向刚好是沿着斜面的!把握好这个条件

vy=gt=30m/s

tan30=vy/v0

故,v0=51m/s

本题中出现的临界条件:运动状态的临界条件

多的例子不再列举了

下次各位亲爱的朋友,遇到了相类似的问题,可以根据我的这个来分析


三、总结升华

出现“刚刚”“恰好”、、、等一些字眼出现了临界情况

出现了临界,接着思考两个问题:

到底是受力的临界条件:受力应该满足怎么样的要求

还是运动状态的临界:物体的运动情况应该满足怎么样的要求

但是!

有些时候题目中并没有出现这些临界条件的关键字眼,这个时候亲爱的朋友们一定要仔细甄别

比如看下题

2015年全国卷I卷第18题

题目中并没有给任何关键字眼

但是,我们也要知道,这个里面就是要考虑临界条件

v的取值范围就是在两个临界条件范围内产生的

这个题目我就不给解答过程了~~

各位朋友有兴趣的可以自己分析演算一下

可以把结果分享到评论区~


至此

我们讲完了学高中物理非常重要的两条核心心法

心法一:运动与受力有关

心法二:临界条件

掌握了这两条心法,你的审题能力肯定比以前会上升几个档次

每次遇到题目,多思考这两条心法,并且加以运动

你的解题能力也会随之上升几个档次

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