例析零值分界在物理学中的重要应用

◇ 江苏 袁燕亚

在数学上,零值是正数和负数的分界点,具有很重要的意义.其实,零值在物理上也具有重要的地位,零值往往是物理过程变化的转化点或者某个物理量变化的分界点.

1 力学中的重要应用

在直线运动中,加速度的零值往往是物体做加速运动和减速运动的分界点.如图1所示,一小球从空中某一位置下落,竖直落在竖直弹簧上,小球开始阶段重力大于弹簧弹力,小球做加速运动,当弹簧弹力和重力相等时,小球加速度为0,此时小球速度达到最大,以后小球继续向下运动,弹簧弹力大于重力,加速度方向向上,小球速度减小,加速度的零值是小球做减速运动和加速运动的分界点,这一结论在曲线运动中也成立.

图1

例1“嫦娥”五号是一颗月球探测器,其核心任务是到月球上采集各种样品,并且将所采集的样品带回来.“嫦娥”五号的发射标志着我国全面实现了探月工程的预定目标.如图2所示,“嫦娥”五号在进入地月转移轨道时,会关闭它的发动机,MN曲线表示其中的一段轨道.在MN轨道上存在一点P,过P点作一条与前后轨道都相切的直线.根据描述,下列说法正确的是( ).

图2

A.卫星经过P点时速度方向由P向A

B.卫星经过P点时速度方向由P向B

C.卫星经过P点时加速度不为0

D.卫星经过P点时加速度一定为0

解析

因为轨迹上某点速度方向是该点的切线方向并且顺着轨道运动方向,故选项A 错误,选项B正确;“嫦娥”五号从M到P,合外力和运动方向夹角为钝角……