例1　 兩個(gè)人要將質(zhì)量的貨物裝進(jìn)離地面離的卡車(chē)車(chē)廂內(nèi)，他們找到一個(gè)長(zhǎng)為L(zhǎng)=5m的斜面，但是沒(méi)有其他更多可借助的工具。假設(shè)貨物在接觸面上滑動(dòng)時(shí)所受的摩擦阻力恒為貨物的重力的0.12倍，兩人的最大推力各為800N，他們能否將貨物直接推進(jìn)車(chē)廂？你能否幫他們將此方案加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)一個(gè)可行的方案？

評(píng)析　 這是一道開(kāi)放性題目，并具有濃厚的生活氣息。試題既考查對(duì)力學(xué)知識(shí)的掌握情況，又考查所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

解　 兩個(gè)人的最大推力為

貨物所受摩擦力始終為

又重力沿斜面向下的分力為

由于，故兩從不可能直接將貨物推上斜面。

注意到，我們可以讓貨物先在水平面上作勻加速運(yùn)動(dòng)，使貨物在滑上斜面之前已經(jīng)獲得速度，然后勻減速滑動(dòng)斜面頂端。

設(shè)貨物在水平面上作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的距離為s，在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由牛頓第二定律得，則貨物在水平面上作加速運(yùn)動(dòng)所獲得的速度為。

貨物滑上斜面后作勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度大小為，則由牛頓第二定律得，其中為貨物重力的下滑分力，

要使貨物恰好能滑到頂端，則有。

所以，貨物在水平面上加速的距離應(yīng)為，代入數(shù)據(jù)即可求得。

故可設(shè)計(jì)方案為：兩人用最大推力使貨物在水平面上至少滑行20m后再推物體滑上斜面。

應(yīng)該指出，可行的方案有很多種。例如兩人可用F=1600N的推力在水平面上加速滑行更大的一段距離以后再用較小的推力將貨物推上斜面，也可以用1200N<F<1600的恒定推力在水平面上加速滑行更大的一段距離以后再將貨物推上斜面，還可以用變力推物體。關(guān)鍵在于使物體在滑上斜面之前應(yīng)具有一定的動(dòng)能。

例2　 正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的最后部分的簡(jiǎn)化示意圖如圖所示11-1(俯視圖)，位于水平面內(nèi)的粗實(shí)線所示的圓環(huán)形真空管道是正、負(fù)電子做圓運(yùn)動(dòng)的“容器”，經(jīng)過(guò)加速器加速后的正、負(fù)電子被分別引入該管道時(shí)，具有相等的速率，他們沿著管道向相反的方向運(yùn)動(dòng)。在管道控制它們轉(zhuǎn)變的是一系列圓形電磁鐵，即圖甲中的A₁、A₂、A₃…A_n共有n個(gè)，均勻分布在整個(gè)圓環(huán)上，每組電磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)都是磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并且方向豎直向下，磁場(chǎng)區(qū)域的直徑為d(如圖乙)，改變電磁鐵內(nèi)電流的大小，就可改變磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從而改變電子偏轉(zhuǎn)的角度。經(jīng)過(guò)精確的調(diào)整，首先實(shí)現(xiàn)電子在環(huán)形管道中沿圖甲中虛線所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電子經(jīng)過(guò)每個(gè)電磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)射入點(diǎn)和射出點(diǎn)都是電磁場(chǎng)區(qū)域的同一直徑的兩端，如圖乙所示。這就為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電子的對(duì)撞作好了準(zhǔn)備。

(1)試確定正、負(fù)電子在管道內(nèi)各是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的；

(2)已知正、負(fù)電子的質(zhì)量都是，所帶電荷都是元電荷，重力可不計(jì)，求電磁鐵內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小。

解　 (1)根據(jù)洛侖茲力提供向心力和磁場(chǎng)方向向下，可判斷出正電子沿逆時(shí)針?lè)较蛳蛳�，可判斷出正電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，負(fù)電子沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)

(2)電子經(jīng)過(guò)每個(gè)電磁鐵，偏轉(zhuǎn)的角度是，電子在電磁鐵內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為

由幾何關(guān)系可知，

解得：

例3　 若近似地認(rèn)為月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道與地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道在同一平面內(nèi)，且均為正圓，又知這兩種轉(zhuǎn)動(dòng)同向，月相變化的周期為29.5天。求：月球繞地球轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間。

解　 該題涉及太陽(yáng)、地球和月球在空間中的運(yùn)動(dòng)及位置的相對(duì)關(guān)系，需要較強(qiáng)的空間想象能力。畫(huà)出示意圖能把各天體的相對(duì)關(guān)系表達(dá)得比較清楚，便于思考。我們抓住月相變化的周期為29.5天這一條件，畫(huà)相鄰的兩個(gè)相同月相(而且都是滿(mǎn)月)時(shí)，三天體的位置情況。如圖11-2所示，圖中設(shè)地球和月球的公轉(zhuǎn)都是逆時(shí)針?lè)较虻摹�圖中角是地球在29.5天中轉(zhuǎn)過(guò)的角度，可用下式計(jì)算

在29.5這天中，月球已經(jīng)繞地球轉(zhuǎn)過(guò)了角，因此對(duì)月球公轉(zhuǎn)的周期T，可列出下面比例式

解得：T=27.3天

物理學(xué)中幾乎每一重要的知識(shí)塊，都與現(xiàn)代科技緊密相關(guān)，例如：圓周運(yùn)動(dòng)與GPS全球定位系統(tǒng)；萬(wàn)有引力與宇宙探測(cè)；光的反射、折射與激光光纖通信；電場(chǎng)與靜電的防止和應(yīng)用；電磁感應(yīng)與磁懸浮列車(chē)；原子核與核技術(shù)的應(yīng)用；激光全息技術(shù)等。

物理學(xué)與自然和生活的聯(lián)系更是豐富多彩，如：天氣變化、交通工具、體育運(yùn)動(dòng)、家庭電器、醫(yī)療設(shè)備等等，都離不開(kāi)物理知識(shí)。近幾年的高考越來(lái)越強(qiáng)調(diào)與生產(chǎn)、生活實(shí)際相聯(lián)系，這就要求我們要多關(guān)注與生活實(shí)際、現(xiàn)代科技的聯(lián)系。

3、熟悉常用的近似計(jì)算公式和物理常數(shù)。

例1　 請(qǐng)估算地月之間的距離。(保留一位有效數(shù)字)

分析：月球是繞地球轉(zhuǎn)的，由開(kāi)普勒第三定律可知，所有繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的天體都滿(mǎn)足，為了解決地月距離，就需要尋找一個(gè)熟悉的，便于計(jì)算的繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的天體--同步衛(wèi)星，同步衛(wèi)星的周期T₁=1天。軌道半徑R₁=6R₀+R₀=7R₀，而月球周期T₂=27天。

解答：　

∴R₂=7R₀×3²=63R₀=4×10⁵(Km)

點(diǎn)評(píng)：此題在估算中要求儲(chǔ)備一些基本的天文學(xué)常識(shí)和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從中選擇便于計(jì)算或利用開(kāi)普勒定律進(jìn)行估算。

例2　 如圖10-1所示，在光滑的水平支撐面上，有A、B兩個(gè)小球。A球動(dòng)量為10kg·m/s，B球動(dòng)量為12kg·m/s。A球追上B球并相碰，碰撞后，A球動(dòng)量變?yōu)?kg·m/s，方向沒(méi)變，則A、B兩球質(zhì)量的比值為(　　 )

A、0.5　　　 B、0.6　　　　 C、0.65　　　 D、0.75

分析　 A、B兩球同向運(yùn)動(dòng)，A球要追上B球要有條件。兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，且動(dòng)能不會(huì)增多，碰撞結(jié)束要有條件

解答　 由得即

由碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒得：　

由碰撞過(guò)程的動(dòng)能關(guān)系得

由得：　　

∴

所以選B、C

點(diǎn)評(píng)　 此題中的兩球相碰過(guò)程遵守多條規(guī)律，在對(duì)問(wèn)題的估算中，需同時(shí)對(duì)多種結(jié)果綜合考慮，給出對(duì)結(jié)果的最后預(yù)測(cè)。

例3　 如圖10-2所示，輕彈簧的一端固連于地面，另一端自由，一小球由高處下落，碰到彈簧后繼續(xù)壓縮彈簧，當(dāng)把彈簧壓得最短暫，小球的加速度

　　 重力加速度。(填“大于”，“小于”或“等于”)

分析與解答　 小球?qū)�彈簧壓得最短時(shí)，小球受兩個(gè)力：重力和彈力。加速度可表達(dá)為。要判斷與的大小。應(yīng)該對(duì)此時(shí)的彈力作出估計(jì)。引入簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型：如圖所示，輕彈簧一端與地面固連，另一端與一小球固連，用手拿著小球使彈簧處于原長(zhǎng)。放手后，小球就做間諧振動(dòng)。放手時(shí)，小球加速度為，方向向下，(此時(shí)還沒(méi)有彈力)當(dāng)彈簧最短時(shí)，小球加速度也為，方向向上�，F(xiàn)在小球從高處落下后再壓縮彈簧，當(dāng)彈簧最短時(shí)，彈力比較大。所以。

點(diǎn)評(píng)　 此題中為估計(jì)彈力的大小需引入簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型--豎直彈簧振子，來(lái)比較彈力的大小。這種估算要求對(duì)基本現(xiàn)象與基本物理模型的儲(chǔ)備比較豐富，這需要平時(shí)的積累。

例4　 一座電視塔高為H。若地球半徑為R，求電視塔發(fā)射的微波在地面上能傳播多遠(yuǎn)？

分析：如圖10-3所示，微波傳播的距離等于圓弧AB的長(zhǎng)度s，且

　　　　　　　 (1)

根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系

　　　　 (2)

根據(jù)三角函數(shù)的近似計(jì)算公式，還有

　　 =1-

　　 =1-　　　　　 (3)

解答：由(2)和(3)式可得

因?yàn)?sub>，則上式又可以表示為

根據(jù)(1)式和(4)式，則微波傳播距離可表示為

點(diǎn)評(píng)　 利用此式，可以極為簡(jiǎn)捷地估算微波在地上傳播的距離。如電視塔高H=500m，取地球半徑R=6400km，則s=80km。如果接收天線高傳播距離又是多少？[提示：如圖所示s=s₁+s₂=]

如果要讓電視塔發(fā)射的微波，能覆蓋地球赤道的三分之一(圖10-4)，塔高又應(yīng)是多少？[提示：]

2、根據(jù)物理規(guī)律，建立估算關(guān)系或信息聯(lián)系；估算結(jié)果的數(shù)量級(jí)必須正確，有效數(shù)字取1~2位即可。

1、突出主要矛盾，忽略次要因素，建立合理的模型。

題1　 如圖9-1，是利用高頻交變電流焊接自行車(chē)零件的原理示意圖，其中外圈A是通高頻交流電的線圈，B是自行車(chē)的零件，是待焊接的接口，接口兩端接觸在一起，當(dāng)A中通有交流電時(shí)，B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得接口處金屬熔化而焊接起來(lái)。(1)為什么在其它條件不變的情況下，交流電頻率越高，焊接越快？(2)為什么焊接過(guò)程中，接口處已被熔化而零件的其它部分并不很熱？

分析和證明　 (1)交流電頻率越高，磁通量變化率越大。

由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流都變大，產(chǎn)生的熱功率越大；焊接越快。

(2)因?yàn)榻涌谔庪娮璐�，串�?lián)電路中電流處處相等，電阻大的地方產(chǎn)生的熱量多，可將接口處熔化而零件的其它部分并不很熱。

評(píng)析　 這是一道簡(jiǎn)答論述題。可以像問(wèn)答題，判斷某一說(shuō)法的對(duì)錯(cuò)，進(jìn)而敘述理由。它要求運(yùn)用物理知識(shí)和規(guī)律對(duì)某個(gè)問(wèn)題或某種觀點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要回答，或加以簡(jiǎn)潔的解釋。

題2　 試在下述簡(jiǎn)化情況下，由牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式：系統(tǒng)是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相互作用力是恒力，不受其他力，沿直線運(yùn)動(dòng)，要求說(shuō)明推導(dǎo)過(guò)程中每步的根據(jù)，以及公式中各符號(hào)和最后結(jié)果中各項(xiàng)的意義。

分析和證明　 設(shè)和分別表示兩質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，F(xiàn)₁和F₂分別表示它們所受作用力，分別表示它們的加速度，分別表示F₁和F₂作用的時(shí)間，分別表示它們相互作用過(guò)程中的初速度，分別表示末速度，根據(jù)牛頓第二定律，

有：，

由加速度的定義可知：，

分別代入上式，可得：，

根據(jù)牛頓第三定律，有，

代入并整理后，最終可得：

其中為兩質(zhì)點(diǎn)的初動(dòng)量，為兩質(zhì)點(diǎn)的末動(dòng)量，這就是動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。

評(píng)析　 本題是一道推導(dǎo)證明題。首先要對(duì)所引用字母符號(hào)的物理意義加以具體說(shuō)明，在推導(dǎo)過(guò)程中每一步都要針對(duì)性的給出依據(jù)、說(shuō)明理由，最后按題目要求用文字說(shuō)出最后結(jié)果中各項(xiàng)的意義。因此，在學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律時(shí)不能只記結(jié)論，還須弄清其中的道理，知道物理概念和規(guī)律的由來(lái)。

題3　 一內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，位于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R(比細(xì)管的半徑大得多)。在圓管中有兩個(gè)直徑與細(xì)管內(nèi)徑相同的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))。A球的質(zhì)量為，B球的質(zhì)量為

，它們沿環(huán)形圓管順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度為，設(shè)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，B球恰好運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，證明：若要此時(shí)兩球作用于圓管的合力為零，那么，，R與應(yīng)滿(mǎn)足的關(guān)系式是：。

分析和證明　 根據(jù)題意，想象出此時(shí)物理情意如圖9-2。因?yàn)檐壍缹?duì)在最高點(diǎn)B的作用力方向可以向上也可以向下，故先對(duì)A球受力分析(見(jiàn)圖)，由牛頓第三定律可知，A球?qū)�圓管的壓力向下。為使兩球作用于圓管的合力為零，B球?qū)�圓管的作用力只能向上，不然合力就不會(huì)為零，所以軌道對(duì)B球的作用力方向，由牛頓第三定律可知是向下的。于是可以證明：

對(duì)A由有所以

對(duì)B有

由機(jī)械能守恒定律得　

把　　 代入得

據(jù)題意有，則

即

評(píng)析　 本題的思路是“由因?qū)�索”，�?shí)行順向證明，即由題設(shè)已知條件出發(fā)，運(yùn)用已知規(guī)律推導(dǎo)所要證明的結(jié)果，叫順證法。

題4　 如圖9-3所示，滑塊A、B的質(zhì)量分別為，且，由輕質(zhì)彈簧相連接，置于光滑的水平面上，用一輕繩把兩滑塊拉至最近，使彈簧處于最大壓縮狀態(tài)后綁緊，兩滑塊一起以恒定的速度向右滑動(dòng)。突然輕繩斷開(kāi)，當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)至本身的自然長(zhǎng)度時(shí)，滑塊A的速度正好為零。問(wèn)在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滑塊B是否會(huì)有速度等于零的時(shí)刻？試通過(guò)定量分析討論，證明你的結(jié)論。

分析和證明　 B的速度不會(huì)為零。

假設(shè)某時(shí)刻B的速度為零，設(shè)此時(shí)滑塊A的速度為，由動(dòng)量定律得

　　　　　　　　　 ①

此時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能為E₁(重力勢(shì)能為零)，動(dòng)能為E_KA，彈性勢(shì)能為E_p1

E₁=E_KA+E_p1　　　　　　　　　　　　 ②

E_KA=　　　　　　　　　　　　 ③

由題意知，當(dāng)A的速度為零時(shí)，彈性勢(shì)能E_p2=0。設(shè)此時(shí)B的速度為，則B的動(dòng)能為：　　　　　　　 ④

此時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能為：E₂=E_KB+E_p2　　 ⑤

由動(dòng)量守恒定律得：⑥

由機(jī)械能守恒定律得E₁=E₂　　　　　 ⑦

由以上各式聯(lián)立得：

　　 ⑧

由于，由上式可得出，這與題沒(méi)給定的條件相矛盾，故假設(shè)不成立，即有：B的速度不會(huì)為零。

評(píng)析　 此題順向證明過(guò)程較為復(fù)雜，可采用反證法。先假定所要證明的結(jié)論不成立，由此通過(guò)合理的邏輯推導(dǎo)而導(dǎo)出矛盾，從而說(shuō)明假設(shè)不對(duì)，肯定原結(jié)論正確。

題3　 如圖9-4所示，彈簧的一端固定在墻上。另一端連結(jié)一質(zhì)量為的木塊，今將木塊向右拉開(kāi)一位移L后釋放，木塊在有摩擦的水平地面上減幅振動(dòng)。彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，木塊速度為，試討論：木塊在整個(gè)振動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)速度為的位置有幾個(gè)。

分析和證明　 在整個(gè)振動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)速度為的位置有，且只有2個(gè)。

放手后，木塊在水平方向上的彈力和摩擦力同時(shí)作用下，先向左作加速度變小的加速運(yùn)動(dòng)。后向左作加速度變大的減速運(yùn)動(dòng)。在原平衡位置右側(cè)處()，一定存在一加速度為零的位置，此位置向左的速度最大。根據(jù)速度變化必須是連續(xù)的原理可知，既然左側(cè)有一，其右側(cè)也一定存在一的位置。

此后的運(yùn)動(dòng)，可從能量角度分析不會(huì)再有的位置出現(xiàn)。

因?yàn)樵趶椈傻谝淮位謴?fù)原長(zhǎng)，木塊速度為時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的能量，此后的運(yùn)動(dòng)仍屬阻尼振動(dòng)，由于摩擦的作用振動(dòng)能量不斷減小，，設(shè)此后振動(dòng)中任一時(shí)刻的速率為，

即

所以必小于，且不斷變小，直至停止振動(dòng)為止。

評(píng)析　 此題屬判斷敘述類(lèi)：根據(jù)題設(shè)的條件和基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)某一物理現(xiàn)象、過(guò)程或結(jié)論，作出正確與否的判斷�？梢韵裼�(jì)算題中的過(guò)程分析，用文字和物理公式分層次有條理地表達(dá)出來(lái)。

題4　 如圖9-5所示，足夠長(zhǎng)的水平絕緣桿MN，置于足夠大的垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，一個(gè)絕緣環(huán)P套在桿上，環(huán)的質(zhì)量為，帶電量為q的正電荷，與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，若使環(huán)以初速度向右運(yùn)動(dòng)，試分析絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功。

分析和證明　 當(dāng)絕緣環(huán)以初速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)受重力、洛侖茲力及桿的彈力N。由于N的大小、方向與重力和洛侖茲力大小有關(guān)，會(huì)約束水平方向的摩擦力變化，從而使絕緣環(huán)的最終運(yùn)動(dòng)可能有三種情況：

(1)若開(kāi)始時(shí)，即，由于N=0，絕緣環(huán)不受摩擦力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功。

(2)若開(kāi)始時(shí)，即，N方向向上，絕緣環(huán)受桿摩擦力作用，做加速度變小的減速運(yùn)動(dòng)，直至靜止。絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功。

(3)若開(kāi)始時(shí)，即， N方向向下，絕緣環(huán)受桿摩擦力作用，做減速直線運(yùn)動(dòng)，洛侖茲力不斷減小，當(dāng)時(shí)，N=0，絕緣環(huán)不受摩擦力作用，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即最終速度。絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功：

。

評(píng)析　 本題可根據(jù)題設(shè)的條件和基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)某一物理現(xiàn)象的分析，作出相應(yīng)的判斷，對(duì)導(dǎo)出的結(jié)果進(jìn)行較為完整的分類(lèi)討論。主要培養(yǎng)思維的深度和廣度，提高判斷應(yīng)用能力。

2、論述題的解法

解答論述題所用的分析方法和解答其它類(lèi)型(選擇、計(jì)算題型)的題目沒(méi)有什么差別，但需有解題過(guò)程中的分析和表達(dá)，也就是說(shuō)，對(duì)于論述題，除了要能夠正確進(jìn)行解答之外，一些必要的文字說(shuō)明一定要有，《考試說(shuō)明》明確要求學(xué)生“能夠根據(jù)已知的知識(shí)和所給物理事實(shí)、條件，對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的判斷，并能把推理過(guò)程正確地表達(dá)出來(lái)�！�

因此，解答論述題，一般可按以下步驟進(jìn)行：

(1)根據(jù)題給條件，畫(huà)出草圖分析，明確題意。

(2)對(duì)題目中的物理現(xiàn)象，涉及的物理模型，發(fā)生的物理過(guò)程，進(jìn)行簡(jiǎn)要的文字說(shuō)明和進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，具體說(shuō)明每步的依據(jù)，從而得出結(jié)論或論證所需要的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

(3)對(duì)導(dǎo)出的結(jié)果進(jìn)行分類(lèi)討論，最后得出完整的結(jié)論。

不同類(lèi)型的論述題，其出題的意圖不同，解題的要求也有所區(qū)別。同學(xué)們可以在平時(shí)學(xué)習(xí)、練習(xí)中加以體會(huì)。

提高綜合應(yīng)用能力，要加強(qiáng)表達(dá)、敘述能力的訓(xùn)練，通過(guò)對(duì)論述題的分析和練習(xí)，克服解決物理問(wèn)題時(shí)存在的：表達(dá)不清、敘述無(wú)理、論證無(wú)據(jù)等各種問(wèn)題，學(xué)會(huì)使用本學(xué)科的語(yǔ)言來(lái)表達(dá)問(wèn)題，進(jìn)行交流，培養(yǎng)分析、邏輯推理能力，從而形成物理學(xué)科的意識(shí)和思想。

1、論述題的特點(diǎn)

論述題的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在解題過(guò)程的表達(dá)要求上，即在對(duì)物理現(xiàn)象、物理過(guò)程的分析中，要求運(yùn)動(dòng)物理規(guī)律，用簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確、清晰的語(yǔ)言對(duì)分析過(guò)程進(jìn)行表達(dá)，在做出判斷的同時(shí)，說(shuō)明判斷根據(jù)，也就是說(shuō)不單要說(shuō)明是什么，而且要說(shuō)清楚為什么。

題1　 如圖12-1所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中、分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對(duì)球的作用力可能是(　　 )

A、處為拉力，為拉力

B、處為拉力，為推力

C、處為推力，為拉力

D、處為推力，為推力

解析　 因?yàn)閳A周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力指向圓心，小球在最低點(diǎn)時(shí)所需向心力沿桿由指向O，向心力是桿對(duì)小球的拉力與小球重力的合力，而重力方向向下，故桿必定給球向上的拉力，小球在最高點(diǎn)時(shí)若桿恰好對(duì)球沒(méi)有作用力，即小球的重力恰好對(duì)球沒(méi)有作用力，即小球的重力恰好提供向心力，設(shè)此時(shí)小球速度為，則：　

當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度時(shí)，所需的向心力，桿對(duì)小球有向下的拉力；若小球的速度時(shí)，桿對(duì)小球有向上推力，故選A、B正確

評(píng)析　 本題關(guān)鍵是明確越過(guò)臨界狀態(tài)時(shí)，桿對(duì)球的作用力方向?qū)�發(fā)生變化。

題2 　在光滑的水平軌道上有兩個(gè)半徑都是的小球A和B，質(zhì)量分別為和2，當(dāng)兩球心間距離大于L(L比2r大得多)時(shí)，兩球之間無(wú)相互作用力；當(dāng)兩球心間距離等于或小于L時(shí)，兩球間存在相互作用的恒定斥力F。設(shè)A球從遠(yuǎn)離B球處以速度沿兩球連心線向原來(lái)靜止的B球運(yùn)動(dòng)，如圖12-2所示，欲使兩球不發(fā)生接觸，必須滿(mǎn)足什么條件

解析　 據(jù)題意，當(dāng)A、B兩球球心間距離小于L時(shí)，兩球間存在相互作用的恒定斥力F。故A減速而B(niǎo)加速。當(dāng)時(shí)，A、B間距離減�。划�(dāng)時(shí)，A、B間距離增大�？梢�(jiàn)，當(dāng)時(shí)，A、B相距最近。若此時(shí)A、B間距離，則A、B不發(fā)生接觸(圖12-3)。上述狀態(tài)即為所尋找的臨界狀態(tài)，時(shí)則為臨界條件。

兩球不接觸的條件是：　　　　　　　　　　　　　　　 (1)

L+s_B-s_A>2r　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　(2)

其中、為兩球間距離最小時(shí)，A、B球的速度；s_A、s_B為兩球間距離從L變至最小的過(guò)程中，A、B球通過(guò)的路程。

設(shè)為A球的初速度，由動(dòng)量守恒定律得：　 (3)

由動(dòng)能定律得　　　　　　　　　　　　　　 (4)

　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　(5)

聯(lián)立解得：

評(píng)析　 本題的關(guān)鍵是正確找出兩球“不接觸”的臨界狀態(tài)，為且此時(shí)

題3　 如圖12-4所示，一帶電質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為，電量為，以平行于軸的速度從軸上的點(diǎn)射入圖中第一象限所示的區(qū)域。為了使該質(zhì)點(diǎn)能從軸上的點(diǎn)以垂直于軸的速度射出，可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋�(gè)垂直于平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若此磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，試求這圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑。重力忽略不計(jì)。

解析　 質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)中作半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，

，得　　　　　　　　　　 (1)

根據(jù)題意，質(zhì)點(diǎn)在磁場(chǎng)區(qū)域中的軌道是半徑等于R的圓上的1/4圓弧，這段圓弧應(yīng)與入射方向的速度、出射方向的速度相切。過(guò)點(diǎn)作平行于軸的直線，過(guò)點(diǎn)作平行于軸的直線，則與這兩直線均相距R的O＇為圓心、R為半徑的圓(圓中虛線圓)上的圓弧MN，M點(diǎn)和N點(diǎn)應(yīng)在所求圓形磁場(chǎng)區(qū)域的邊界上。

在通過(guò)M、N兩點(diǎn)的不同的圓周中，最小的一個(gè)是以MN連線為直徑的圓周。所以本題所求的圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑為

　　　 (2)

所求磁場(chǎng)區(qū)域如圖12-5中實(shí)線圓所示。

評(píng)析　 臨界值可能以極值形式出現(xiàn)，也可能是邊界值(即最大值和最小值)此題中最小值是利用幾何知識(shí)判斷而得到的。A、B兩點(diǎn)及AB圓弧分別是磁場(chǎng)的邊界點(diǎn)和磁場(chǎng)內(nèi)的一段弧，是尋找最小圓形磁場(chǎng)區(qū)域的依據(jù)。

題4　 圓筒形的薄壁玻璃容器中，盛滿(mǎn)某種液體，容器底部外面有光源S，試問(wèn)液體折射率至少為多少時(shí)，才不能通過(guò)容器壁在筒外看到光源S(壁厚不計(jì))。

解析　 要在容器外空間看不到光源S，即要求光源S進(jìn)入液體后，射向容器壁光線的入射角(臨界角)，如圖所示，由折射定律可知

　 　　　　　　　　　　　　　　(1)

由圖可知，，　　　　　 (2)

在A點(diǎn)入射處，由折射定律有

所以　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (3)

由(1)(3)兩式可知，

由(2)式可知：越小越好，臨界角C也是越小越好：由可知，越大，C越��；而由可知，當(dāng)一定時(shí)，越大，小。

所以液體的折射率

評(píng)析　 本題臨界條件有兩個(gè)，當(dāng)折射角為90°時(shí)的入射角為臨界角C和當(dāng)入射角為90°時(shí)最大。一般幾何光學(xué)中習(xí)題涉及前一個(gè)臨界條件的較多，涉及后一個(gè)臨界條件的較少。而求出折射率的臨界值為，還要進(jìn)一步利用(3)式進(jìn)行討論的范圍。該題的分析方法是從結(jié)果利用臨界值C，采取倒推的方法來(lái)求解。一般來(lái)講，凡是求范圍的物理問(wèn)題都會(huì)涉及臨界條件。

當(dāng)物體由一種物理狀態(tài)變?yōu)榱硪环N物理狀態(tài)時(shí)，可能存在一個(gè)過(guò)渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這時(shí)物體所處的狀態(tài)通常稱(chēng)為臨界狀態(tài)，與之相關(guān)的物理?xiàng)l件則稱(chēng)為臨界條件。

解答臨界問(wèn)題的關(guān)鍵是找臨界條件。

許多臨界問(wèn)題，題干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脫離”……等詞語(yǔ)對(duì)臨界狀態(tài)給出了明確的暗示，審題時(shí)，一定要抓住這些特定的詞語(yǔ)發(fā)掘其內(nèi)含規(guī)律，找出臨界條件。

有時(shí)，有些臨界問(wèn)題中并不顯含上述常見(jiàn)的“臨界術(shù)語(yǔ)”，但審題時(shí)發(fā)現(xiàn)某個(gè)物理量在變化過(guò)程中會(huì)發(fā)生突變，則該物理量突變時(shí)物體所處的狀態(tài)即為臨界狀態(tài)。

臨界問(wèn)題通常具有一定的隱蔽性，解題靈活性較大，審題時(shí)應(yīng)力圖還原習(xí)題的物理情景，抓住臨界狀態(tài)的特征，找到正確的解題方向。