哲學的量變和質(zhì)變與物理學的臨界狀態(tài)

孟巖

摘 要：物理中有很多臨界狀態(tài)，這個臨界狀態(tài)我們就可以用哲學上的量變和質(zhì)變的關(guān)系來理解。利用量變和質(zhì)變的觀點解題可以達到事半功倍的效果。

關(guān)鍵詞：哲學、量變和質(zhì)變、物理臨界問題

哲學是所有自然科學的祖先，物理學也不例外，我們在學習物理的時候，很多地方可以用哲學的觀點來指導我們學習的。

物理中有很多臨界狀態(tài)，這個臨界狀態(tài)我們就可以用哲學上的量變和質(zhì)變的關(guān)系來理解。

量變和質(zhì)變是事物發(fā)展過程中的兩種不同的狀態(tài)。量變是指事物數(shù)量的增減和場所的變更，是一種漸進的、不顯著的變化。質(zhì)變是指事物根本性質(zhì)的變化，是事物由一種質(zhì)態(tài)向另一種質(zhì)態(tài)的飛躍，是一種根本的、顯著的變化。

例如：光的全反射實驗，如圖所示，讓光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到直邊上，逐漸增大入射角，我們會發(fā)現(xiàn)折射角逐漸變大，其光線逐漸變?nèi)?反射角也逐漸變大，其光線逐漸變強。光線強度的變化是量變，當入射角到一定程度就會發(fā)生“質(zhì)變”，即發(fā)生了沒有折射光線只有反射光線的全反射現(xiàn)象。

自然界中的物質(zhì)在力的作用下的運動都存在著由量變到質(zhì)變的過程，當物質(zhì)的運動從一種現(xiàn)象到另一種現(xiàn)象或從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)時必定有一個轉(zhuǎn)折點，這一轉(zhuǎn)折點對應的狀態(tài)叫臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)必須滿足的條件叫臨界條件。

例如摩擦力的變化，也體現(xiàn)了質(zhì)變和量變的哲學原理。

如圖所示，一物體在粗糙的水平地面上靜止，用水平力F拉著從t=0時刻起水平力F的大小隨時間均勻增加，物體所受的摩擦力Ff隨時間t的變化情況怎么樣呢？

才開始，物體收到的F的力比較小，小于最大靜摩擦力，所以物體不會運動，受到的是靜摩擦力，且靜摩擦力隨著F變大而變大，當F達到最大靜摩擦力后，物體開始滑動，變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，力的性質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的變化，即出現(xiàn)了質(zhì)變。

牛頓運動定律運用中經(jīng)常遇到這類問題，而解這類問題的關(guān)鍵點是臨界條件的準確確定。

在2011年全國卷有這樣一道試題，如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊.假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt（k是常數(shù)），木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2.下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是（ ）

我們解決這個試題，我們利用量變引起質(zhì)變的觀點就能很快選出答案的。因為m1的加速度是m2給m2的摩擦力產(chǎn)生的，當F比較小的時候，是靜摩擦力，隨著F變大當增加到最大靜摩擦力的時候，兩個木塊相對滑動，m1的加速度不再變化，故選A。

類似這樣的問題很多。如：