临界问题

关键词：

临界问题（精选十篇）

临界问题篇1

一、动力学中的临界问题

在高中物理中存在着大量而广泛的临界问题。所谓临界问题是指物体在短时间内由一种物理状态变为另一种物理状态的过程中，发生质的飞跃的转折状态，这时物体所处的状态称为临界状态，与之相关的物理条件则称为临界条件。在解答临界问题时，关键是找临界条件，题目中常用“至少”、“恰好”、“最大”、“不相撞”、“不脱离”等词语对临界状态给出了明确的暗示，但有些临界问题中并不显示上述常见的“临界术语”，因此临界问题灵活性较大，审题时应力图还原题目中所描述的物理情景，抓住临界状态的特征，确定解题方向。

二、典型例题

下面，就以高一力学中常见的几种类型，并结合例题进行方法论述和解题技巧的讲解。

【例1】如图1所示，在光滑的水平地面上有两个半径都是r的带电小球A和B，质量分别为m和2 m，当两球心间距离大于时，两球之间无相互作用力；当两球心间距离等于或小于L时，两球间存在相互作用的恒定斥力F。设A球从远离B球处以速度v0沿两球连心线向原来静止的B球运动，欲使两球不发生碰撞，v0必须满足什么条件？

解：当两球球心间距离小于L时，两球间存在相互作用的恒定斥力F，故A减速而B加速。当vA>vB时，A、B间距离减小；当vA<vB时，A、B间距离增大。可见，当vA=vB时，A、B相距最近。若此时A、B间距离x>2r，则A、B不发生碰撞。

设两球距离最小时，A、B的速度分别为vA和vB，两球距离从L变至最小的过程中，各自前进的路程为xA和xB。

两球不碰撞的条件是vA=vB(1)

L+(xA-xB)>2r(2)

设A球做减速运动，而B球做加速运动的过程中，两球的加速度大小分别为，则由匀变速直线运动公式得

【例2】如图2所示，一倾角为53°的斜面放在光滑水平面上，一个质量为0.2kg的小球用细线拴在斜面顶端。斜面静止时，球紧靠在斜面上，细线与斜面平行，当斜面以10m/s2的加速度向右运动时，求细线的拉力及斜面对小球的支持力。（g取10m/s2)

解：由题意可知，当加速度a较小时，小球与斜面一起运动，此时小球受重力、线拉力和斜面的支持力作用，当加速度a足够大时，小球将“飞离”斜面，此时小球受重力和线的拉力作用，线与水平方向的夹角未知，因此必须先求出小球离开斜面的临界加速度a0。

设斜面向右的加速度为a0时，小球刚刚脱离斜面，斜面对小球的支持力恰好为零，小球只受到重力和细线的拉力，且细线仍然与斜面平行。

因此有：mgcotθ=ma0,

代入数据得：a0=7.5m/s2。

因为a=10m/s2>a0，所以小球已离开斜面，斜面的支持力FN=0，小球受力如图3所示。

【例3】如图4所示，用细绳悬挂于O点的小球在两次打击下，才能通过以O为圆心，以绳长为半径的圆周的最高点，设两次打击作用时间相等，小球运动中悬绳始终绷紧，求两次打击力之比F2∶F1。

解：据题意，小球经两次打击才通过圆周最高点C，小球受力如图5所示。由变速圆周运动规律可知，第一次打击后，小球能够运动到的最高点为B，超过B点小球将脱离圆周而做斜抛运动，细线将松弛。因此小球沿圆弧上升至B点时速度恰为零，此时F1最大。第二次打击后，小球“恰能”通过最高点C，此时绳子拉力为零。

设细绳长为L，第一次打击后小球的速度为v1，到达B点速度为零，所用的力为F1。

由动量定理得：F1t=mv1(1)

小球经过最低点并向左运动时，进行第二次打击，打击后速度为v2。

由动量定理得：F2t=mv2-mv1(3)

当小球做圆周运动至最高点C时，细线的拉力为零，小球的速度为v3，此打击力为F2。

三、小结

追及问题和避碰问题临界条件的证明篇2

向进

（宜都二中湖北宜都 443300）

匀变速直线运动中的追及问题和避碰问题是涉及两个物体运动关系的典型问题。关于这两个问题，学生从小学就开始接触，初中接着学习。高中继续讲这个问题，只是在问题之中加入了加速度a，成为匀变速直线运动的追及问题和避碰问题。

对于这类问题，大多数辅导书上给出了以下结论：

①减速物体追赶同向的匀速或匀加速运动物体，恰能追上的临界条件是：追上时两者速度相同；如追不上，则两者速度相同时距离最近。

②加速物体追赶同向匀速或匀加速及匀减速物体，追上前具有最大距离的临界条件是两者速度相同。

但是对于以上结论，辅导书上并没有给出严格的证明。下面笔者给出以上结论的严格证明。

由于两个物体均做匀变速直线运动，所以可以假设前面物体A的初速度为V01，加速度为a1，后面物体B的初速度为V02，加速度为a2，开始两物体相距S0，则当A，B两物体运动时间t(t0)后，A物体位移SAV01t1

2a1t，2

at B物体位移SBV02t1

两物体相距 2

SSASBS0

1V01t1

a1tV02ta2tS0 22

1(a1a2)t(V01V02)tS0

2VV(VV)201020102)S02(a1a2)(ta1a22(a1a2)2

此即当t

V01V02时，S取极值，a1a2

(V01V02)2

此时SS0； 2(a1a2)

而此时A物体的速度V1V01a1tV01a2V02a1，a2a1

V01a2V02a1，a2a1B物体的速度V2V02a2t

即V1V2。

所以当前后两物体速度相同时，两物体相距为极值。

ⅰ 当a1a20时，S取极大值，满足①结论。

ⅱ当a1a20时，S取极小值，满足②结论。(V01V02)2

如果开始两物体相距S0则S0，即当两物体速度相同时，两物体刚2(a1a2)

好相遇。

圆周运动临界问题分类篇3

关键词：水平面；竖直平面；圆周运动；临界条件

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）11-237-01

临界条件：顾名思义就是物体由一种状态到另一种状态的分界点，它常常伴随着极值出现，并在题目中出现类似于“恰好”，“刚好”，“最大”，“最小”“不超过”，“不少于”等一些字眼出现。而试题中常常遇到不明确提出临界值而必须通过物理知识去分析临界条件，挖掘临界值，这对多数学生比较困难的。学生处理这类问题往往具有“似曾相识又无从下手”的毛病，仅以下本文做一些简单的分类：

一、水平面内的圆周运动临界分类

1、汽车转弯

2、水平转盘

A物体随转盘转动并与转盘保持相对静止，转盘的角速度最大不可超过vm，物体A的质量为m，距离转轴的距离为r

只有当B达到最大静摩擦力，也就是即将滑动后线上才会有拉力，所以此时对B有最大静摩擦力提供向心力，。

二、斜面上的圆周临界问题

1、倾斜转盘

小物块m随倾斜转盘一起做匀速圆周运动，倾角为θ，角速度为w，小物块做圆周运动的半径为r，若小物块始终相对于斜面静止而不滑动，且令最大静摩擦力等于滑动摩擦力，摩擦因数为μ，角速度不能超过多少：通过受力分析发现：小物块在最低端最容易发生滑动，因此在最低点列受力分析方程解答：

2、汽车斜面转弯

汽车在倾角为θ的倾斜路面上做匀速圆周运动，如图所示，若要求汽车不受路面横向的摩擦力，那么汽车过弯时的线速度应该为：由受力有不受横向的摩擦力，此时由重力和支持力提供向心力：

三、竖直面内的圆周运动

1、汽车过桥

汽车以一定的速度过凹桥的最低点，若汽车轮胎最多能承受自身重力的K倍，那么在最低点的速度不可超过多少：

高中物理解题中的临界问题篇4

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, 通常叫临界状态.临界状态的条件叫临界条件.

解答临界问题的方法一般有两种:一是以定理、定律为依据, 先求出所研究问题的规律和一般解的形式, 然后再分析、讨论特殊规律和特殊解;二是直接分析、讨论临界状态, 找出临界条件, 从而通过临界条件求出相关问题.其中方法二的运用最为普遍.

本文拟就高中物理中有关临界问题作简要的归纳分析.

一、挤压的临界问题

物体在相互接触过程中, 相互间有挤压就会发生形变而产生弹力, 没有挤压则不会有弹力的产生;弹力的大小又会随着挤压程度的变化而不同.因此在解答弹力问题时, 要特别注意挤压中临界问题的存在.

例1 如图1所示, 一个质量为5 kg的光滑球放在质量为20 kg的小车中, 小车顶板AB与底板CD间距离恰好与小球直径相等, 侧壁AD与顶板夹角为45°, 整个装置放在光滑水平面上, 现对小车施加F=500 N水平拉力.试讨论小球对底板CD、侧壁AD和顶板AB弹力有无情况?

解析:小车静止时, 球只对底板CD有压力, 与AD、AB虽接触但无挤压无弹力.当小车受到水平拉力F作用而加速时, 小球合外力F合水平向右, 此时侧壁AD对球必有支持力FAD, 且FAD随加速度的增大而增大, 而底板CD对球的支持力FCD却要随FAD竖直分量的增大而减小.当加速度为某一临界值时a0, 小球只对侧壁AD有挤压, 当a>a0时, 由于FAD的增大, 导致球对AB板开始有挤压.当小球只对侧壁AD有压力时, 如图2所示, 有mgcot45°=ma0, 解得a0=g=10 m/s2, 这时F0= (M+m) a0=250 N, 由于题中给的F=500 N>250 N, 所以小球对底板CD无弹力, 而对侧壁AD和顶板AB有弹力.

二、摩擦的临界问题

物体在相互摩擦中由于外力或速度的变化, 经常会出现静、动摩擦的转换或静、动摩擦力方向的突变, 因此解答摩擦习题也要注意临界问题的出现.

例2 如图3所示, 已知A、B两轮间距L=7 m , 套有传送带, 传送带与水平面成θ=37°角, 轮子作逆时针方向转动.若传送带始终以4 m/s的速率运行, 物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.25, 将一物体无初速地放到传送带A端, 求物体从A运动到B所需的时间?

解析:开始阶段, f的方向斜向下, 物体先做匀加速运动:a1=g (sinθ+μcosθ) =8 m/s2, 速度增大到4 m/s时, $t_{1} = \frac{v}{a_{1}} = 0.5 s, s_{1} = \frac{1}{2} a_{1} t_{1}^{2} = 1 m$ .当物体的速度增大到与传送带速度相等时, 由于mgsinθ>μmgcosθ, 物体将相对传送带超前打滑, 所以, 此时的摩擦力方向将发生突变而出现临界状态, f的方向将突变为斜向上, 但物体仍做加速运动, 如图4所示, $a_{2} = g (\sin θ - μ \cos θ) = 4 m / s^{2}, s_{2} = L - s_{1} = v t_{2} + \frac{1}{2} a_{2} t_{2}^{2}$ , 解得:t2=1 s.所以总时间:t=t1+t2=1.5 s.

三、绳子的临界问题

绳子的临界问题有两类:一类是绳子恰好不断;另一类是绳子恰好绷直.

例3 如图5所示, 物体的质量为2 kg, 两根轻细绳AB和AC的一端连接于墙上, 另一端系于物体上, 绳都拉直时AC绳在水平方向, AB绳与水平方向的夹角为60°, 对物体另施加一个与水平方向成60°的拉力F, 若要使两绳都伸直, 求拉力F的大小范围.

解析:当F太大时, AB绳会松弛, 所以, 当F等于最大值Fmax时, AB绳中张力恰好为零, 此时小球的受力情况如图6所示, $F_{\max} = \frac{m g}{\sin 60 °} = \frac{40}{\sqrt{3}} Ν = 23.1 Ν .$

当F太小时, AC绳会松弛, 所以, 当F等于最小值Fmin时, AC绳中张力恰好为零, 此时小球的受力情况如图7所示, 显然FAB=Fmin, 2Fminsin60°=mg, 解得 $F_{\min} = \frac{m g}{2 \sin 60 °} = \frac{20}{\sqrt{3}} Ν = 11.6 Ν$ .综上所述, 拉力F的大小范围是11.6 N≤F≤23.1 N.

四、追及、避碰的临界问题

因运动物体追及、避碰时必到达空间同一点 (运动物体都视为质点) , 所以它们的位移必存在确定的关系, 故处理此类问题首先要确定它们的位移关系.另外, 速度相等时, 恰是物体能追及或避碰的临界条件, 因此, 还应抓住速度相等这一特殊而又关键的条件.

例4 在光滑的水平轨道上有两个半径都是r的小球A和B, 质量分别为m和2m, 当两球心间距大于l (l比2r大得多) 时, 两球之间无相互作用力;当两球心间距离等于或小于l时, 两球间存在相互作用的恒定斥力F.设A球从远离B球处以速度v0沿两球连心线向原来静止的B球运动, 如图8所示, 欲使两球不发生接触, v0必须满足什么条件?

解析:当A、B两球球心间距离小于l时, 两球间存在相互作用的恒定斥力F, 故A球减速而B球加速, 当vA>vB时, A、B间距离逐渐减小;当vA<vB时, A、B间距离逐渐增大.可见, vA=vB时, A、B相距最近.若此时A、B间距离S=l+s2-s1>2r, 则A、B不发生接触, 如图9所示.由上述分析可知:两球不接触的临界条件:

vA=vB ①

l+s2-s1=2r ②

其中vA、vB为两球间距离最小时, A、B球的速度;s1、s2为两球间距离从l变至最小的过程中A、B球通过的距离.由动量守恒定律知:

mv0=mvA+2mvB ③

由动能定理得: $F s_{2} = \frac{1}{2} (2 m) v_{B}^{2} ④$

解①②③④得: $v_{0} = \sqrt{\frac{3 F (l - 2 r)}{m}} .$

五、圆周运动的临界问题

圆周运动的分析也都有临界问题, 处理此类问题, 首先要区分“绳的模型”还是“杆的模型”, 其次要清晰“几何最高点”和“物理最高点”, 然后充分利用临界条件和其它相关物理规律, 问题也就迎刃而解.

例5 如图10所示, 在匀强电场中一带正电的小球以某一初速度从绝缘斜面上滑下, 并沿与斜面相切的绝缘轨道通过最高点.已知斜面倾角为30°, 圆轨道半径为R, 匀强电场水平向右, 场强为E, 小球质量为m, 带电量为 $\frac{\sqrt{3} m g}{3 E}$ , 不计运动中的摩擦阻力.则小球至少以多大的初速度滑下?

解析:本题属“绳的模型”, 将本题中的重力mg和电场力qE合力F视为等效重力.

如图11所示, $\tan θ = \frac{q E}{m g} = \frac{\sqrt{3}}{3}$ , 得θ=30°, 所以带电小球所受重力和电场力的合力F始终垂直于斜面, 小球在斜面上做匀速直线运动, 其中 $F = \frac{m g}{\cos θ} = \frac{2 \sqrt{3}}{3} m g .$

为使球能通过“几何最高点”C点, 至少应刚能通过“物理最高点”B点.小球在B点时临界向心力为等效重力F, 由向心力公式:

$F = m \frac{v_{B}^{2}}{R} ①$

小球从A到B过程根据动能定理有:

$- F \cdot 2 R = \frac{1}{2} m v_{B}^{2} - \frac{1}{2} m v_{A}^{2} ②$

解①②两式得小球沿斜面下滑的最小速度:

$v_{A} = \sqrt{\frac{10 \sqrt{3}}{3} R g} .$

六、确定区域的临界问题

确定区域的临界问题以带电粒子在有界磁场中运动最为常见, 解题时应注意运动情景的分析和运动轨迹的几何分析, 从而确定出磁场存在的临界区域.

例6 一个质量为m, 带电量为+q的带电粒子 (不计重力) , 以初速度v0沿y轴向+y方向运动, 从图12中原点O处进入一个边界为圆形的匀强磁场中, 已知磁场方向垂直纸面向外, 磁感应强度大小为B.设圆形磁场半径为r, 粒子进入磁场后做圆周运动的轨道半径大于圆形磁场的半径.改变圆形磁场圆心的位置, 可以改变粒子在磁场中的偏转角度.当粒子在磁场中的偏转角最大时, 它从磁场中射出后沿直线前进一定能打到x轴上.求满足此条件的r的范围.

解析:带电粒子进入磁场后, 受到洛伦兹力作用作顺时针匀速圆周运动, 设圆周运动的轨道半径为R, 因为 $B q v_{0} = m \frac{v_{0}^{2}}{R}$ ,

所以 $R = \frac{m v_{0}}{B q} (R > r) .$

当粒子在磁场中的偏转角最大时, 说明粒子在磁场中运动的弧长最大, 此时出射点与入射点的连线应为圆形磁场的直径;要使粒子从磁场中射出后沿直线前进一定能打到x轴上, 那么粒子射出磁场的运动方向与y轴正方向的夹角大于90°.满足临界条件的示意图如图13所示, 大圆是粒子运动的圆周, 小圆是磁场所在的临界区域 (半径为r') , 由几何关系得: $r' = \frac{\sqrt{2}}{2} R$ .满足条件的圆形磁场半径r的范围为:r>r'即

$r > \frac{\sqrt{2} m v_{0}}{2 B q} .$

黎明临界篇5

树林在创造神奇的新绿，花儿在涂抹身上的雨露!土壤也在使劲的呼吸，疏松身上的尘封!是一屡红尘的掩埋，还是黎明的耀眼?

即使在等待，时间也是障碍!

黎明的锋芒就在跨越，跨越心灵临界。

不要在保守你阴郁的“法典”，当小小的快乐戳穿你心头的阴霾时，黎明的瞬间冲动会洗刷你的不愉!太阳总是以微笑示人，不管多么不愉悦，时间不会驻足等候!放下杂念，一起奔跑黎明临界!

花要开，人要走，

等待等待，不要等着失败!收敛起你的慢动作，加强节奏

善良的太阳是不会丢下谁不管的，刺眼的点滴默默的在心中累计成长的花絮!曾一度的以为沉默是金，其实不然，当懂得跳跃生命的临界时候，你已经懂得了生活!

发送一封抵达黎明希望的邮件，让黎明的雨露去诠释天宇的纯净!让明镜照亮前进的磕磕绊绊未知的路径，需要黎明的指引。抱准心中的那个指南针，我们要不改变方向的追逐!

今天想做什么，比昨天多什么?

在乎今天的黎明有多么美好!临界的终结，预示开始的起点!

是谁离开的邂逅，还是回眸的起航!

一念

一点

一抹冲刺的喜泪，扑头盖脸的鼓动着你冲刺!

竖直平面内圆周运动的临界问题分析篇6

竖直平面的圆周运动是高中物理的重难点内容，由于此类题型涉及变速曲线运动及牛顿定理的灵活运用，因此学生对其较难掌握，为了让学生对此类问题能有更清晰的认识和理解，下文就此类问题分四种情况进行讨论。

一、绳拉球模型

一轻质绳半径为r，绳端系一质量为m的物体，在竖直平面内做圆周运动的受力分析。

1.最高点，如图1所示：

（1）由于轻绳只能提供拉力，在最高点对小球受力分析，因此临界条件为刚好由重力提供向心力，由牛顿第二定律可得：

mg=m■ ①

此时小球恰好能过最高点，临界速度为

v=■ ②

（2）当v<■时，小球不能通过最高点。

（3）当v≥■时，小球可以通过最高点。可以看出，当小球运动速度越快时，其轻绳拉力越大。

2.最低点，如图2所示：

由牛顿第二定律可得

F■=F■-mg=m■ ③

由此可见，当小球的运动速度越大时，轻绳拉力越大。

二、杆模型

一根长为r的轻杆，其一端与一质量为m的小球相连，小球在竖直平面内做圆周运动。

1.最高点，如图3所示：

由于轻杆与轻绳不同，除了可以提供拉力之外还能提供支持力，因此其受力：

F■=mg±F■=m■ ④

（1）当V=0时，小球的重力和杆对小球的支持力满足二力平衡，小球刚好能通过最高点。

（2）当④式取减号时，轻杆对小球的作用表现为支持力，此时小球速度越大，轻杆支持力越小，当v=■时，F■=0，即只由重力提供向心力。

（3）当④式取加号时，即v≥■时，轻杆对小球的作用表现为向下的拉力，此时小球速度越大，轻杆拉力越大。

2.最低点，如图4所示：

最低点时与轻绳情况相同，均表现为拉力，小球速度越大时，轻杆对其的拉力越大。

三、圆轨内侧运动模型

一内壁光滑半径为r的圆环竖直放置在平面内，质量为m的小球沿其内表面做圆周运动。

1.最高点时的情况和绳拉球模型一样，如图5所示即可得出：

（1）当v=■时，此时速度为临界值，小球刚好能通过最高点。

（2）当v<■时，小球不能通过最高点。

（3）当v>■时，小球可以通过最高点且对壁有压力。

2.最低点，如图6所示：

这时由③式可知；小球运动速度越大，则内轨的支持力越大。

四、小球在竖直管内做圆周运动

一内壁光滑竖直放置的半径为r圆管形轨道，质量为m的小球在其管内做圆周运动，小球直径略小于管内径。

1.最高点，如图7所示：

此模型和轻杆模型一样，轨道可能受小球的压力和支持力，牛顿方程和④相同。

（1）当v=■时，此时只由重力提供向心力，小球不受轨道的作用力。

（2）当v<■时，管道对小球表现为内管壁对小球的向上的支持力。

（3）当v>■时，管道对小球表现为外管壁对小球的向下的支持力。

（4）当v=0时，物体刚能过最高点；即为过最高点的临界条件。

2.最低点，如图8所示：

这时由③式可知；小球运动速度越大，则轨道对小球的支持力越大。

高中物理力学临界问题的教学探索篇7

一、力学临界点的来源

基尔霍夫说:“力学是关于运动的科学, 它的任务是以完备而又简单的方式描述自然界中发生的运动”。物理学家眼中的力学是完备而又简单的方式在描述物体的运动, 力学中的物理量会产生相互影响而又相互制约的情况是很常见的, 当一个物理量变化到一定值时, 往往会使另一个物理量产生转折性的变化, 一旦某个物理量处在转折处的时刻, 我们说该物理量就处于临界状态, 该状态下力学量对应的值即为临界点。因此, 力学中有关临界问题的出现是很常见的。而力学中的临界点又来源于何处呢?下面谈谈关于力学中的临界点来源的几种情况。

1. 由于被动力的变化而产生的临界状态

力学中的被动力就是指弹力和静摩擦力, 这两种性质力的大小和方向都有可能随物体运动状态的变化而发生变化, 在变化的过程中就有可能产生临界点。如图1所示, 物体和斜面一起向左加速运动, 当加速度发生变化时, 物体受到的静摩擦力的大小和方向产生变化, 当加速度a=gtanθ时, 出现了静摩擦力为了0的临界状态。

2. 由于圆周运动的惯性离心力而产生的临界状态

由于圆周运动的质点总存在惯性离心力, 所以必须要有力提供其做圆周运动的向心力, 质点的圆周运动才能维持下去, 圆周运动所需要的向心力大小与质点的质量大小、线速度大小和轨道半径大小等因素有关, 一旦提供的向心力大小出现了极值情况, 那么线速度大小就必然的也出现了临界值。如细线牵引小球在竖直面内做圆周运动, 当小球过最高点位置的瞬间, 提供小球做圆周运动的最小向心力为小球的重力, 因此小球在最高点位置的最小速度即为临界的线速度。或者, 最高点时的速度越大, 所须的向心力越大, 当超过细绳的拉力时, 存在一个最大速度的临界线速度。

3. 物体运动的速度受到作用力的功率制约而产生的临界状态

物体的速度大小变化是由于力对物体做功引起的, 而某些驱动力的功率往往不可能无限增大, 从而造成了该物体的运动速度也不可能无限增大, 一旦动力的功率出现极大值, 则物体的运动速度就出现了临界值。如, 某机车在平直公路上的起动问题, 当机车以恒定的加速度起动时, 求汽车匀加速的最长时间。解此问题的关健在于如何求解匀加速运动中的最大速度, 由v=P/F可知, 当汽车的牵引力功率达到最大值时, 汽车运动的速度就达到了匀加速运动的最大速度, 即为临界速度。

4. 由速度大小关系而引起的两物体的位移关系变化

两个物体在同一条直线上运动, 当两物体之间的距离出现最大值或距离出现最小值的临界状态就是两个物体具有相同的瞬时速度。如:两小球用弹簧连接, 放在光滑的水平面上, 左侧小球的初速度为v, 而右侧小球的初速度为0, 两球的质量相等均为m, 此后在两小球运动过程中, 问弹簧的最大弹性势能为多少?解决这个问题的关键在于找出出现弹性势能最大值时刻两小球的速度, 从而可以确定该时刻两小球的动能, 利用该系统的机械能守恒就可以解出弹簧的最大弹性势能。由追赶运动模式可知, 当两小球的速度大小相等时, 弹簧正好处于最长或最短的状态, 此时弹簧的弹性势能最大。由此可知, 两物体在同一条直线上运动, 当两物体的距离最大或距离最小的临界条件是两物体的速度相等。

二、力学临界点的教学思路

新课程已经进行了几年的尝试, 广大教师积累了较为丰富的教学经验, 广大学生也在这场课改中受益, 体会相关物理知识的学习过程和方法, 提高了自主学习水平和自主探究的学习能力。同样, 我们可以通过在力学的临界点教学中培养学生的能力, 教师注重方式方法的引导, 积极培养学生的逻辑推理、逻辑思维能力, 充分发挥学生的发散思维能力, 促进收敛思维的形成。因此, 有关临界点的教学思路如下:

1. 明确临界状态的含义

就力学的临界状态也是复杂多样的, 通过一定的教学方法和教学手段让学生首先明确临界点的含义, 它表示某一物理过程向另一个物理过程变化的一个转折点, 或能否完成该物理过程的转折点, 在这个转折点的时刻有的物理量就出现了临界值。学生明确了临界点的物理意义, 就能够在学习中产生指导作用, 遇到临界问题会主动对照, 积极探究临界点的出现, 教师在教学过程中只需注重正确引导, 让学生想方设法体验临界点的出现时刻, 以利于加深印象, 知识学得牢, 抓得实。

2. 贯穿在日常教学中

力学临界点的教学问题, 不可能一劳永逸, 更不可能一进入高一年就马上学习, 它是穿插在各个教学点中, 也不可能每个教学点都出现, 这就要求教师在教学过程中要适时把握, 遇到临界点问题时不含糊放过, 注意引导学生采用正确的方法分析临界点的出现瞬间, 把握临界点时刻哪个物理量处于临界值, 该物理量与其它物理量的制约关系是什么?该临界值在解决该问题中所起的作用是什么?如何利用该临界值解决物理问题?经过日常的积累学习, 学生的学习临界问题的能力就能够不断获得提高, 养成独立分析问题的习惯, 从而逐步提高临界问题的学习能力。

3. 抓住临界条件的共性

所谓的临界条件共性就是指某个物理量出现了临界值, 在不同的物理过程中条件是相同的。临界条件的共性是很常见的, 教师加以引导, 即可以减轻学生学习的负担, 又能够促进学生学会总结归类, 开发学生的收敛思维能力。如追赶运动模型中, 两质点的距离的极值都是此刻两质点的速度相等, 该速度相等的临界条件与弹簧连接小球在光滑水平面上运动时出现的弹簧长度极值问题是一致的;速度出现极值的问题在不同形式的运动中临界条件都是加速度为0;又如无支持物的质点能够在竖直面内做整周圆周运动是通过最高点的临界速度和质点能否成为地球卫星的临界速度是一样的。

4. 临界点的系统分析总结

高中力学课程完成后, 有必要对力学中涉及到的临界问题做一个系统的分析与总结, 做一个专题研究的报告, 理清临界点的形成原因, 掌握临界点的分析方法, 升华临界条件的分析思路。专题课可以针对临界问题的侧重点是临界点的分析方法总结, 并结合必要的实例加以引导巩固, 能使学生思路清晰, 分析方法得当, 能够突破新知识新问题, 举一反三, 从而达到提高学习能力之目的。

三、力学临界点的分析方法

伟大的物理学家伽利略说:“你无法教别人任何东西, 你只能帮助别人发现一些东西。”在教学过程中要突破临界点的教学, 不是简单地告诉学生掌握力学中的临界点, 更要引导学生自主学习、思考、自主探究来领会力学中的临界点, 从而更好的形成解决力学中的临界点问题的方法, 培养学生终身学习的能力。

1. 学会物理过程的动态分析方法

物理过程的动态分析是极其常见的, 要让学生熟练掌握物理过程的动态分析方法, 必须从易到难, 严格训练, 要求人人过关, 熟练掌握。方法是找出物理量发生动态变化的原因及其物理量之间的制约关系。例如速度的变化是受到加速度制约的;静摩擦力的大小受到物体加速度大小的制约, 物体加速度变化会引起静摩擦力的变化;升降机里的人对底板的压力大小受到升降机加速度大小和方向的制约, 当加速度为重力加速度时, 其对底板的压力为0, 等等。明确了这些制约关系为物理量的变化找到了来源, 也容易找出临界状态的出现。

教学实例:竖直放置的弹簧, 有一小球在弹簧上端h高处自由下落, 问从小球触到弹簧开始一直压缩到弹簧最短的过程中, 小球的加速度和速度大小如何变化?分析:小球的加速度受到合外力的制约, 在小球压缩弹簧的过程中, 小球受到的重力是恒力, 但小球受到的弹簧弹力却是方向向上不变大小与弹簧压缩量成正比的连续动态变化, 因此小球的加速度也必然会产生连续性的动态变化, 但是加速度变化的临界点在哪呢?在弹簧弹力连续增大过程中, 有一瞬间弹力大小正好等于重力大小, 此时小球受到的合力正好为0, 加速度好正好为0, 抓住了这个加速度的临界点, 加速度的大小变化关系就明朗化了。

2. 学会使用图象分析法

图象分析的最大特点就是直观性, 正确作出物理量之间的函数图象是进行图象分析的前提, 利用图象中的斜率、截距、面积等表达的物理意义, 从图象中去发现临界点。

教学实例:简谐运动的位移—时间的关系图象是一条正弦曲线, 曲线的斜率表示速度的大小和方向, 曲线与横坐标相交时, 出现最大斜率, 表明此瞬时质点的速度最大, 即位移为0时质点有最大速度;当曲线到达顶点时, 此时斜率为0, 此刻速度为0, 说明了在最大位移处质点运动的速率为0。

教学中的力学临界点问题是物理教学中的一个重要组成部分, 教师在教学过程中应能抓住机会, 适时介入, 就能促进学生在该方面知识的成长, 通过自主探究学习培养了学生终身学习的能力, 培养了学生解决临界问题的能力和分析物理问题的能力。

摘要：临界问题是高中物理中常见的一个问题, 它是指当物体从一种运动状态 (或物理现象) 转变为另一种运动状态 (或物理现象) 的转折状态, 它既有前一种运动状态 (或物理现象) 的特点, 又具有后一种运动状态 (或物理现象) 的特点, 起着承前启后的转折作用。临界时的值则称为临界点。力学临界问题来源于被动力的变化、作用力的功率制约、速度的变化等。力学临界问题的教学策略是临界问题的教学贯穿在日常教学之中, 使学生明确临界状态的含义, 抓住临界条件的共性, 系统分析总结临界问题的特点。力学临界点的分析方法是动态分析法与图像法。

关键词：高中力学,临界问题,教学

参考文献

[1]杜占英.巧用临界法解题事半功倍.物理教学探讨 (高中) , 2010 (7) :76-82.

圆周运动临界问题规律及高考链接篇8

第一类问题:绳拉球、水流星、外侧轨道最高点的临界问题(如图1、2所示),此类问题的解题思路是一样的,即临界条件并求出临界速度。

思路:由一般到特殊。一般情况下,如果弹力不为零,则方向一定向下,小球受到重力与弹力(绳子的拉力或外侧轨道的支持力,或容器底面对水的支持力)的作用,向心力公示的表达式为G+F=mv2/R,弹力随着速度的增加而增加、减小而减小,当速度减小到F=0时,线速度具有最小值,此时有G=mv2/R,,所以F=0为小球恰好能过最高点的临界条件,临界速度为(注:如果小球的线速度小于,则会做向心运动),即小球能做完整的圆周运动的条件为F≥0,此时

例1如图1中绳长为L,求小球恰好能过最高点的速度()

变式1-1在上题的基础上,求小球在最低点的速度?

变式1-2求小球在最低点受到绳子弹力大小?

变式1-3如果把小球换成是盛水的小桶,问,要使水桶转到最高点不从小桶里流出来,这时小桶的线速度至少是多少?()

分析:例1中答案无可非议为A,变式1-1是把临界问题与机械能守恒定律相结合,由mg2L+1/2mv2=1/2mv2x,;在变式1-2中由F箒G=mv2x/L,解得F=6mg;变式1-3例1的答案一样为。这样在总结共性问题的过程中,达到举一反三、触类旁通的效果。

高考链接:

1.(2007年全国二卷23题)如图4所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R,一质量为m的物体从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。要求物体能通过圆形轨道的最高点,且在该最高点与轨道间压力不能超过5mg,(g为重力加速度),求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。

分析:这是一道圆周运动的临界问题与机械能守恒相综合计算题,设物块在圆形轨道的最高点的速度为v,由机械能守恒定律得

物块能过最高点的条件为F≥0,mg+F=mv2/R(2)

联立(1)、(3)式,解得h≥2.5R(4)

又由于F≤5mg,由(2)式得

联立(1)、(5)式得h≤5R。所以h的取值范围为2.5R≤h≤5R。

2.(2008年全国统一招生天津卷24题)如图5所示,光滑水平面内上放着一个质量m A=1kg的物块A与质量m B=2kg的物块B,A与B均可视为质点,A靠在竖直墙壁上,A、B间夹一个被压缩的弹簧(弹簧与A、B均不拴接),用手挡住B不动,此时弹簧弹性势能EP=49J。在A、B间系一轻质细绳,细绳长度大于弹簧的自然长度,如图所示,放手后B向右运动,绳在短暂时间内被拉断,之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道,其半径R=0.5m,B恰能到达最高点C.取g=10m/s2,求:(1)绳拉断后瞬间B的速度v B的大小;(2)绳拉断的过程对B的冲量I的大小;(3)绳拉断的过程对A所做的功。

分析:做对这道题的关键是结合物体的受力情况分析清楚两球的运动过程,在松开手后到弹簧恢复到原长的过程中,A球静止,B球做加速运动,再到绳子断开过程中,A加速,B减速,直到绳子断了后,B球到达圆形轨道做圆周运动:

(1)在绳子拉断的瞬间,会对B做功、给B一个冲量,由于水平面光滑,小球B刚冲上轨道的速度等于绳子刚拉断时速度vB,用动能定理与动量定理都无法求出小球B获得的速度,所以分析全过程,在绳子刚断开到小球到达C点的过程中,机械能守恒,而且题目当中隐含了一个重要的条件就是“B恰能到达最高点C”,即达到临界速度,临界条件弹力F=0,只有重力提供向心力,即

这样B球在最高点的机械能就知道了,就等于绳子刚断开时B球的动能,由机械能守恒定律得

联立(1)、(2),解得:vB=5m/s。

(2)在弹簧恢复到自然长度时,B物体获得的速度为v1(此过程中A一直处于静止状态),由能量守恒定律得

此后一直到绳子断开过程中,只有绳子拉力对A、B做功,对B应用动量定理,规定向右为正方向,有I=mBvB箒mBv1(2)

联立(1)、(2),得I=4箒N.s,方向水平向左。

(3)设向右方向为正方向,在绳子刚断开的一瞬间,绳子对A物体有向右的弹力,所以A物体离开墙面,所以A、B组成的系统动量守恒,有

对A,由动能定理得

联立(1)、(2),解得W=8J。

总结:这是一道典型的多过程、多知识点的综合性计算题,把圆周运动的临界问题与动量定理、动能定理、动量守恒、能量守恒结合起来,覆盖的重点知识点多,综合性强,对学生的分析、解决问题的能力有很好的考查效果,做对这道题的关键就是找着圆周运动的临界条件,求出临界速度。

第二类问题:把绳子换成杆或者是双侧轨道(如上图3所示)。因为杆与绳子的弹力不一样,杆的弹力可以向各个方向,在最高点时,弹力的方向可以向上,也可以向下,所以弹力为零是临界条件,临界速度也为,则需要的向心力不够,需要弹力补充,即杆的弹力方向向下;如果,需要的向心力比重力小,弹力方向向上,所以杆的弹力可以为推力也可以为拉力。同样,双侧轨道内侧轨道弹力方向向上,外侧轨道弹力方向向下,上下弹力都为零为临界条件,此时有mg=mv2/R,,外侧轨道有弹力,方向向下,如,内侧轨道有弹力,方向向上。

高考链接:

例2(2004年全国理综)如图6轻杆的一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O,现给球一初速度,使球和杆一起绕O轴在竖直平面内转动,不计空气阻力,用F表示球到达最高点时杆对球的作用力,则F()。

A.一定是拉力B.一定是推力C.一定等于零

D.可能是拉力,可能是推力,也可能等于零

变式2-1长L=0.5m,质量可以忽略的杆,其下端固定于O点,上端连接着一个质量m=2kg的小球A,A绕O点做圆周运动(图4),在A通过最高点,试讨论在下列两种情况下杆的受力:(1)当A的速率v1=1m/s时;(2)当A的速率v2=4m/s时。

变式2-2(1999年全国卷)长度为L=0.5m的轻质细杆OA,A端有一质量为m=3.0kg的小球,如图4所示,小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时小球的速率是2.0m/s,g取10m/s2,则此时细杆OA受到()。

A.6.0N的拉力B.6.0N的压力

C.24N的拉力%%D.24N的压力

分析:由以上分析不难得出,例2选择答案D,变式2-1,先求出临界速度

其中v1=1m/s,v1<v,所以杆对球的弹力向上,有mg箒F=mv12/L,解得

其中v2=4m/s,v2>v,所以,杆对小球的弹力方向向下,由F+mg=mv22/L,解得F=60N。同样的方法分析变式2-2,解得F=6N,方向向上,那么球对杆的力为压力,互为相互作用力,大小也为6N,故选择B。还有一种方法,就是在不知道弹力方向的情况下,规定重力方向为正方向,列出向心力公式:mg+F=mv2/L,如解出F为正值,则与规定的正方向相同(方向向下),如为负值则与规定的正方向相反(方向向上)。

第三类问题:车过桥,此类问题如果有弹力,方向一定向上,向心力表达式为G箒F=mv2/R,弹力随着速度的增大而减小,当速度增大到F=0时,此时,如果速度再增大(即),车就会离心而做平抛运动。

总结:这三类问题的临界条件都为弹力F=0,为共性问题。其分析思路也一样:

1.确定研究对象,对其最高点受力分析;

2.结合向心力公式,分析临界条件,求出临界速度;

3.求解。

在与其他知识点综合考察的高考计算题中,先分析清楚是哪一类临界问题,然后运用各自的规律找出临界条件,求出临界速度,以速度作为纽带与其他知识点进行综合。

摘要：高中物理中,临界问题很多,其中圆周运动的临界问题一直是高考的热点问题,此类问题分为竖直平面与水平面内的圆周运动。文章就竖直平面内圆周运动的规律及共性的问题做一下总结,并就在高考中的题型进行一下追踪,分析综合点及解决思路。

圆周运动中临界问题的归类及解析篇9

临界问题是高考考查的热点, 特别是圆周运动中的临界问题, 知识覆盖面广, 题型多样, 并且与生活实际息息相关, 是同学们必须重点掌握的知识.解决这类问题的关键在于以题目中的“恰好”、“最大”、“最高”、“至少”等词语为突破口, 挖掘隐含条件, 根据临界条件列出辅助方程, 再与其它方程联立求解.下面分三种情况对此加以讨论,

一、竖直平面内临界问题

对于物体在竖直平面内做圆周运动的问题, 中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况, 并且经常出现临界状态.

(一) 没有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况, 如图1所示.

1.临界条件:

小球恰能达到最高点时, 绳子的拉力 (或轨道的弹力) 刚好等于零, 小球的重力提供做圆周运动的向心力, 即 $m g = m \frac{v_{0}^{2}}{r}$ , 上式中的v0是小球过最高点的最小速度, 通常叫做临界速度, $v_{0} = \sqrt{r g} .$

2.小球能过最高点的条件:

v>v0 (此时绳、轨道对球分别产生向下的拉力、向下的弹力) .

3.小球不能过最高点的条件:

v<v0 (实际上球还没有到达最高点就脱离了轨道) .

(二) 有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况, 如图2所示:

注意:轻杆对小球既能产生拉力, 也能产生支持力.

1.临界条件:

由于轻杆 (管壁) 的支撑作用, 小球恰能达到最高点的临界速度v0=0.

2.图2所示的小球过最高点时, 轻杆 (管壁) 对小球的弹力情况:

a.当v=0时, 轻杆 (管的下端内壁) 对小球有坚直向上的支持力Fs, 其大小等于小球的重力, 即Fs=mg;

b.当 $0 < v < \sqrt{r g}$ 时, F向 $= m g - F_{Ν} = m \frac{v^{2}}{r}$ , 轻杆 (管的内壁下侧) 对小球的支持力的方向竖直向上, 大小随速度的增大而减小, 其取值范围是0<FN<mg;

c.当 $v = \sqrt{r g}$ 时, F向

d.当 $v > \sqrt{r g}$ 时, F向 $= m g + F_{Ν} = m \frac{v^{2}}{r}$ , 轻杆 (管的上侧内壁) 以小球有指向圆心的拉力 (支持力) , 其大小随速度的增大而增大.

例1 如图3所示, 光滑圆管形轨道AB部分平直, BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆, 圆管截面半径r≪R, 有一质量为m, 半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管.

(1) 若要小球能从C端出来, 初速v0多大?

(2) 在小球从C端射出瞬间, 对管壁压力有哪几种典型情况, 初速度v0各应满足什么条件?

解析: (1) 小球恰好能达到最高点的条件是vc=0, 由机械能守恒, 此时需要初速度v0满足 $\frac{1}{2} m v_{0}^{2} = m g 2 R$ , 求得 $v_{0} = \sqrt{4 g R} .$

因此要使小球能从C端出来需vc>0, 所以入射速度 $v_{0} > \sqrt{4 g R} .$

(2) 小球从C端出来瞬间, 对管壁压力可以有三种典型情况:

①刚好对管壁无压力, 此时重力恰好充当向心力, 由圆周运动知识得 $m g = m \frac{v_{c}^{2}}{R}$ , 由机械能守恒定律得 $\frac{1}{2} m v_{0}^{2} = m g \cdot 2 R + \frac{1}{2} m v_{c}^{2}$ , 联立解得

$v_{0} = \sqrt{5 g R},$

②对下管壁有压力, 此时应有 $m g > m \frac{v_{c}^{2}}{R}$ , 此时相应的入射速度v0应满足

$\sqrt{4 g R} < v_{0} < \sqrt{5 g R}$

③对上管壁有压力, 此时应有 $m g < m \frac{v_{c}^{2}}{R}$ , 此时相应的入射速度v0应满足 $v_{0} > \sqrt{5 g R} .$

(三) 汽车对凸形桥的最高点的情况, 如图4所示.

1.临界条件:汽车过凸形桥的最高点, 对桥面的压力为零, 重力提供做圆周运动的向心力, 即

$m g = m \frac{v_{0}^{2}}{r} .$

上式中的v0是汽车过最高点的最大速度 $v_{0} = \sqrt{r g} .$

2.当v<v0时, 汽车对桥面有压力, 重力mg与桥面对汽车的支持力FN的合力提供做圆周运动的向心力, 即F向 $= m g - F_{Ν} = m \frac{v^{2}}{r}$ , 汽车对桥面的压力大小随速度的增大而减小.

3.当v≥v0, 汽车只受重力, 汽车脱离桥面做平抛运动, 所以汽车过凸形桥时要限速.

二、水平面内的临界问题

物体在水平面内的圆周运动是一种常见的运动, 如各种车辆的转弯, 飞机在空中盘旋等问题.重力与运动平面垂直, 不会提供向尽力 , 其运动的向心力通常由静摩擦力、弹力或弹力的分力提供.涉及到的临界问题, 无非是临界速度和临界状态的受力问题.

例2 如图5所示, 一半径为R的圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动, 均可视为质点的物体A、B的质量分别为M和m, 且M>m, 圆盘对A、B的最大静摩擦力分别是其重力的k倍.两物体用一根长度为L的轻线 (L<R) 连在一起, 若将A物体放在图示位置时A、B间的轻线刚好沿半径方向被拉紧, 欲使两物体与圆盘间不发生相对滑动, 则B物体转动的线速度不能超过多大?

解析:物体B的向心力由绳的拉力和它本身所受的静摩擦力的合力提供.由于静摩擦力的大小不定, 所以存在临界问题.随着转速增加物体B先达到最大静摩擦力, 而后绳中开始有张力, 当绳中张力达到物体A的最大静摩擦力时, 即为所求临界状态.

设所求速度为vm, 对物体B, 由牛顿第二定律得:F线+kmg=mv $_{m}^{2}$ /L

对物体A, 由平衡条件得:F线=kMg

由①②两式得 $v_{m} = \sqrt{\frac{k (Μ + m) g L}{m}}$

三、圆锥面上的临界问题

例3 如图6所示, 一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上, 其轴线沿竖直方向, 母线与轴线的夹角θ=30°, 一条长为l的绳, 一端系一个质量为m的小球 (视作质点) , 小球以速度为v绕圆锥的轴线做水平匀速圆周运动.

(1) 临界条件:小球刚好对锥面没有压力时的速率为v0, 小球受重力和绳子的拉力的合力提供向心力, 则有

F向 $= m g \tan 30 ° = m \frac{v_{0}^{2}}{l s i n 30 °}$ , 解得 $v_{0} = \sqrt{\frac{\sqrt{3}}{6} g l} .$

(2) 当v<v0时, 小球除受到重力和绳子的拉力外, 还受到圆锥面的支持力, 如图7所示, 则有

$\begin{array}{l} F_{向} = F_{Τ} \sin 30 ° - F_{Ν} \cos 30 ° = m \frac{v^{2}}{1 \sin 30 °} \\ F_{Τ} \cos 30 ° + F_{Ν} \sin 30 ° = m g \end{array}$

速度越大, 支持力越小.

(3) 当v>v0时, 小球离开锥面飘起来, 设绳与轴线夹角为φ, 则速度越大, 绳与轴线的夹角φ越大.

临界问题篇10

关键词：超 (超) 临界锅炉设备,检验,管道

超 (超) 临界锅炉设备同传统锅炉设备相比材质更为复杂、焊口也非常多。在实际检查过程中无论是焊接还是检验都是非常困难的。在检验过程中为了能够实现科学检验就需要了解各项规程的标准, 同时还需要制定出科学合理地检验方案。要利用多种先进设备及手段来进行检验。

1 检验内容

对于超 (超) 临界锅炉设备的检验包含多项内容, 要对该锅炉设备的全部运行系统都需要进行科学检验。只有真正有效检验这些系统才能够保证其正常运行。本文认为对于超 (超) 临界锅炉设备的检验具有以下几个方面:

1.1 过热器和再热器检验。

过热器和再热器是锅炉设备的关键部位, 在整个系统中屏式过热器主要是分布在炉膛里面, 锅炉设备运行过程中过热器将会直接受到高温辐射热。对于低温过热器大多是有水平段和垂直段这两部分构成的。水平段和垂直段的连接主要是通过焊接方式连接在一起的。

高温再热器布置在水平烟道内, 低温再热器则是分为水平段和竖直段, 在实际检验过程中, 为了能够真正保证管屏的平整性就需要进一步防止管子出列和错位。

1.2 启动系统。

对启动系统进行科学检验是非常重要的。超 (超) 临界锅炉设备有其自身的启动系统, 这种启动系统主要是由汽水分离器、储水罐锅炉循环泵以及其他辅助系统构成的。储水罐和汽水分离器实际上就是其中重要地受压部件, 也是检验的重点。启动系统本身分为内置式和外置式这两种形式。所谓外置式主要指的是启动和停运过程中运行, 正常运行被解列的类型;内置式则是在锅炉系统启动和正常运行中汽水分圈器都能够投入运行的一种类型。当前我国主要采用的是内置式启动分离圈系统。因此重点检验的就是这种系统。

1.3 管道检验。

管道是锅炉的基本设备, 管道质量将会直接影响到锅炉系统的运行情况。为了满足需要就应该对管道进行科学检验。超 (超) 临界锅炉设备包含四大管道系统, 这四大管道系统在锅炉设备中也占据着非常重要的位置。管道系统一旦出现问题所造成的危害则是灾难性的。正因为如此就需要对此进行科学检验。在实际检验过程中, 工作人员应该采用审查资料和现场检验两者相结合的方法进行检验。

对于资料的审查重点是要审查质量证明书、进口报关单、加工炉批号等, 对这些文件需要认真检查。在现场检验过程中重点是要检查其外观, 对于管道需要保证以圆心轴对称不能出现大的椭圆偏心情况。对于这四大管道往往需要进行专门地壁厚测量, 对于每个圆截面上需要测量四个点。对于厚度偏差则是不能够大于质量证明书的要求的。这是人们在检验过程中需要注意的事项。

2 问题及措施

从当前实际检验情况来看, 在工作中还存在不少问题。对这些问题需要进行深入分析。以下问题最为典型:

2.1 短接管和过渡接管质量问题。

短接管和过渡接管最容易出现质量问题, 它们的垂直度和平行度不符合设计要求, 短接管存在偏斜情况。一旦出现这种情况, 安装就会变得非常困难。质量出现问题还会产生额外弯曲应力。当检验人员检验过程中一旦发现并处理某台锅炉高温再热器联想短接管偏斜等问题的视乎, 此时对于制造单位而言对于联箱短接管和过渡接管质量问题就需要引起高度重视。在工作中应该尽量避免由于质量问题而导致现场安装困难, 一旦出现这样的问题对于今后设备的安全运行也都会产生深刻影响。因此要对此进行科学分析。

2.2 受热面问题。

锅炉设备对受热面的要求是非常高的, 从以往的经验来看锅炉受热面四管故障的出现是导致当前锅炉强迫停机的重要原因。因此对于这种原因就应该进行科学分析才能够满足要求。

近些年来穿墙管密封问题逐渐成为非常典型且重要的问题。机组由于顶棚穿墙管密封问题最容桂导致机组停运或者是泄露。当前新建机组穿墙管密封问题还没有引起重视。这是需要注意的一点。穿墙管密封往往检验起来非常复杂, 不容易发现问题。因此在实际安装过程中就应该重视。穿墙管密封问题主要是发生在折焰角水冷壁和凝渣管密封位置。应该看到锅炉设计不同, 密封方式也不一样。在实际工作中应该是根据设计要求来进行检验。

2.3 管道冒用问题。

管道材料被冒用这是近些年来经常发生的问题, 对于此类问题在工作中必须要在生产期间就要到现场进行认真检验, 要重点考察现场原材料的制造钢印、发货、运货以及到货等材料移动标志。在实际检验过程中对此应该是进行严格核对。

超 (超) 锅炉设备的检验是保证其正常运行的重要前提, 从实际情况来看当前检验过程中还存在不少问题, 对于这些问题, 本文认为要引起高度重视, 要采取专门措施来解决这些问题。本文详细分析了检验内容和遇到的问题并对这些问题提出了专门解决措施。今后应该进一步加强对此研究。

参考文献

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[2]张显.超临界/超超临界锅炉选材用材[J].发电设备, 2004 (5) .

[3]陈国宏.再热器顶棚密封焊缝开裂探伤方法、原因分析及结构改进措施[J一安徽电力, 2007 (4) .

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