中学物理中的“四大问题”

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临界问题、极值问题、瞬时问题和终态问题是中学物理习题中经常出现的“四大问题”，这四类问题往往涉及物理过程较多，所给物理情景较复杂，且要运用较多的物理规律求解，因而对学生的思维能力要求较高.这四类问题在近几年的高考中时有出现，并将逐渐成为高考的热点问题之一，有必要引起高度重视.

1临界问题

当某种物理现象变化为另一种物理现象，或物体从某种特性变化为另一种特性时，发生质的飞跃的转折状态，通常叫做临界状态.临界状态是事物发生质变的“关键点”，在“关键点”两侧，事物遵从不同的物理规律.出现临界状态时，既可以理解为“恰好出现”，也可以理解为“恰好不出现”.习题中常常出现“正好”、“恰好”、“最大”、“最小”、“刚能”、“至少”、“尽快”、“不超过”等一类特殊词语，这些词语往往暗示着临界状态的存在.解决临界问题，一般有两种基本方法：一是以定理、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；二是直接分析、讨论临界状态和相应的临界值.

随着钉子向左移动，小球绕钉做圆周运动的半径越来越大，转至最高点的临界速度rg也越来越大.但根据机械能守恒定律，半径r越大转至最高点时的瞬时速度越小，当这个瞬时速度小于临界速度时，小球就不能到达圆的最高点.

2极值问题

描述某一过程或某一状态的物理量处在变化之中，由于受到物理规律和条件的制约，其取值往往只是在一定范围内才能符合物理问题的实际，而在这一范围内，该物理量可能存在其极大值、极小值或是确定其范围的边界值等一些特殊值，涉及到这些物理量的特殊值问题统称为极值问题.常见的极值问题有两类：一类是直接指明某量有极值而要求出其极值；另一类则是通过求出某量的极值，进而以此作为依据来解出与之相关的问题.

物理中的极值问题有两种典型的解法：一是对题目中所给物理现象涉及的物理概念和规律进行分析，明确题中的物理量是在什么条件下取极值，或在出现极值时有何物理特征，然后根据这些条件或特征去寻找极值，这种方法突出了问题的物理本质，称之为物理方法；二是由问题所遵循的物理规律建立方程，然后根据这些方程进行数学推导，在推导中利用数学中已有的有关求极值的结论得到所需的极值，这种方法侧重于数学的演算，其物理意义不够明朗，被称为数学方法.

3终态问题

终态即终极状态，它是指一个物理过程经过复杂的动态变化之后最终达到的一种稳定状态，因此也称收尾状态.这类问题在电磁感应中最为常见，像导体棒做切割磁感线的运动就往往要涉及到终态问题.此类问题往往综合性强，涉及的物理知识和规律较多，过程较复杂.解决这类问题的方法，首先要正确分析运动过程中各个物理量的动态变化特点，然后根据牛顿第二定律列出加速度的表达式，据此推断出达到稳定状态时的隐含条件，从而解决问题.终极状态虽然属于稳定状态，但稳定状态并不等于平衡状态，它的运动形式有可能是静止，也可能为匀速运动，还可能是匀加速运动或往复运动.

4瞬时问题

瞬时问题通常出现在物体运动过程中的某一瞬间，因物体的受力发生突变而形成的.此类问题因隐蔽性较强，往往容易被忽视而导致错解.求解此类问题时一定要明确物体运动过程中的各个阶段的受力特点、能量变化等，特别要注意分析到底是什么原因引起的受力突变.对于理想的刚体或刚性支持面，各微小形变改变时可以不计时间，其弹力能发生突变，而非理想的刚性绳、轻弹簧、橡皮筋等，其形状的改变是需要一定时间的，弹力是不能发生突变的.