運用臨界條件解決高中物理帶電體在磁場中運動的問題

作者簡介：雷聞韜（1998.5-），男，湖北武漢人，華中師大一附中高三（2）班。

摘要：臨界條件屬于高中物理解題過程中一種重要思想，其具有將復雜問題簡單化的優(yōu)勢。針對帶電體在磁場中運動軌跡的分析較為復雜，運用臨界條件，能夠?qū)討B(tài)過程轉(zhuǎn)化為靜態(tài)條件，有效地解決此類問題。

關(guān)鍵詞：高中物理帶電體在磁場中運動；臨界條件；解題

中圖分類號：G634.7文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）02-0053-02

在物理學習過程中，常常會遇到一個物理現(xiàn)象（或物理狀態(tài)）向另一個物理現(xiàn)象（或物理狀態(tài)）轉(zhuǎn)變時，存在一個分界的現(xiàn)象，通常將物體這時所處的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)，與該狀態(tài)相關(guān)的物理條件則被稱為臨界條件。臨界狀態(tài)是物質(zhì)從量變到質(zhì)變規(guī)律在物理學中的生動表現(xiàn)，這種分界點通常以臨界值的形式表現(xiàn)出來。在高中物理學習中，對帶電體在磁場中運動軌跡的分析較為復雜，有效掌握臨界條件，靈活運用臨界值，對解決此類問題有著十分重要的意義。

一、首先要找到臨界條件

在許多物理題目中，常常出現(xiàn)一些特定的詞語，例如“剛好不滑動”、“剛好不分離”、“最大”、“至少”…等等，這些特定的詞語很明確地對臨界狀態(tài)給出了暗示。所以在審題時，一定要關(guān)注這些詞語，分析其中包含的引申意思，找出臨界條件。有些時候，題目中并不包含上述常見的特定詞語，題中會出現(xiàn)某個物理量在變化過程中會發(fā)生突變的現(xiàn)象，例如“突然斷裂”、“突然停止”等，則該物理量突變時物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。

帶電體在磁場中運動軌跡分析的臨界問題通常具有一定的隱蔽性，解題靈活性較大，審題時應(yīng)注意力求準確把握題目的物理情景，從帶電體的運動軌跡逐層展開分析，理清帶電體在電場中的受力情況，并根據(jù)限制條件以及運動軌跡確定臨界位置，抓住臨界狀態(tài)的特征，找到正確的解題方向。

二、分析臨界條件的常用方法

找到臨界條件后，需對其進行認真分析，找到解決問題的方法。常用方法一般有以下幾種：

（一）直接分析法。

即直接分析、討論臨界狀態(tài)和相應(yīng)的臨界值，求解出所研究問題的規(guī)律和解。這種方法適用于解決比較簡單的臨界問題。

（二）極限法、假設(shè)法、數(shù)學分析法、圖象法等。

就是以定理、定律為依據(jù)列出表達式，并對表達式中的某一物理量連續(xù)變化所導致的其他物理量變化的分析，當某個物理量變?yōu)榱慊虼嬖谥蛔兊那闆r下就是臨界狀態(tài)，對應(yīng)的是臨界條件。在極限法的運用下列出相應(yīng)的力學方程式求解最終得到答案。對于帶電體在磁場中運動類問題，通常采用該方法。

三、舉例說明

利用極限思維分析帶電體在磁場中運動的臨界問題時，需要將物理參量進行適當變化，通過求出“最大”或“最小”極限值，實現(xiàn)臨界狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。并根據(jù)限制條件以及帶電體在磁場中的運動軌跡確定臨界位置，求解最終答案。