摘要：物理是高中教學(xué)中非常重要的一門課程，高中理科生能否取得良好的物理成績(jī)，能夠直接解決能否學(xué)好理科綜合。高中物理包含非常多高難度的教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)動(dòng)學(xué)就是其中一類，圓周運(yùn)動(dòng)更是運(yùn)動(dòng)學(xué)中的重中之重，是歷來(lái)物理高考重點(diǎn)考查內(nèi)容。另外，在高中物理考試中，圓周運(yùn)動(dòng)涉及的知識(shí)一般是與其他運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)一起考查的，所以高中生只有學(xué)好高中物理圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，才能更好地處理物理運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題，提升物理知識(shí)解題能力。本文重點(diǎn)分析了高中物理圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，希望能夠幫助高中生更好地解決高中物理問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：高中；物理；圓周運(yùn)動(dòng)；學(xué)習(xí)策略；探析

圓周運(yùn)動(dòng)是高中物理曲線運(yùn)動(dòng)的重要教學(xué)內(nèi)容，其與直接運(yùn)動(dòng)存在明顯的差異。學(xué)生在初中并沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，所以在最初學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)很容易仍然采取以往的直線運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)思維來(lái)學(xué)習(xí)和解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，導(dǎo)致不能很好地解決圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題。很多高中生認(rèn)為圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理非常復(fù)雜，但是其實(shí)高中物理圓周運(yùn)動(dòng)的處理是有技巧的，本文重點(diǎn)分析了圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)瞬時(shí)位置，從瞬時(shí)位置出發(fā)分析圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和本質(zhì)，希望能夠切實(shí)提升高中生物理圓周運(yùn)動(dòng)的處理能力。

一、 線速度的瞬時(shí)性

高中物理圓周運(yùn)動(dòng)中一個(gè)非常重要的物理量就是線速度，它的定義是質(zhì)點(diǎn)作曲線驅(qū)動(dòng)時(shí)所具有的即時(shí)速度，以圓周運(yùn)動(dòng)為例，就是物體在任一點(diǎn)對(duì)定軸做圓周運(yùn)動(dòng)的速度。線速度與直線運(yùn)動(dòng)中的速度概念相似，主要是用來(lái)表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢。線速度的表達(dá)式為：v=ΔL/Δt，由于線速度是矢量，有大小和方向，物理在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，線速度的方向是時(shí)刻都在變化的，方向始終是質(zhì)點(diǎn)的切線方向。但是很多高中生對(duì)線速度存在錯(cuò)誤認(rèn)知，因?yàn)閳A周運(yùn)動(dòng)中常見(jiàn)的一個(gè)類別就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，學(xué)生常常習(xí)慣性地認(rèn)為這代表物理在做圓周運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程速度是不變的。另外，還有許多高中生受到線速度表達(dá)式的干擾，認(rèn)識(shí)其代表的是平均速度，其實(shí)它代表的是瞬時(shí)速度。所以高中物理教師在向?qū)W生介紹圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先要向?qū)W生詳細(xì)地介紹線速度的瞬時(shí)性，解釋線速度表達(dá)式中的“Δ”其實(shí)反應(yīng)的是微元思想，即物體在極短的時(shí)間走過(guò)的弧長(zhǎng)非常短，可以近似地認(rèn)為是一個(gè)非常短的直線運(yùn)動(dòng)，位移是瞬時(shí)的。

二、 向心加速度的瞬時(shí)性

高中物理圓周運(yùn)動(dòng)中另一個(gè)非常重要的物理量就是向心加速度，其與直線加速度存在明顯的差異。向心加速度也具有瞬時(shí)性，但是相比于直線運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程更加復(fù)雜，物體在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程能夠表現(xiàn)出更加明顯的瞬時(shí)性特征。在圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，物體的加速度方向一直都在變化，所以物體在做圓周速度的過(guò)程中速度一直也在變化。向心加速度與速度相同，其仍然應(yīng)用的是微元思想，向心加速度的表達(dá)式是w=Δφ/Δt，速度方向的改變量為：Δφ，時(shí)間的改變量是Δt。物體在圓周上作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)A點(diǎn)與B點(diǎn)之間的距離足夠小，即Δφ非常小，無(wú)限接近于0時(shí)，向心加速度的概念就產(chǎn)生了，再加上時(shí)間也無(wú)限趨近于0，所以向心加速度表示的是線速度的瞬間變化量。但是很多學(xué)生會(huì)受到直線運(yùn)動(dòng)中加速度的影響，對(duì)向心加速度產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解，即將向心加速度錯(cuò)誤地認(rèn)為是指物體在做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度變化的快慢。另外，高中物理教師還應(yīng)當(dāng)特別向?qū)W生區(qū)別向心加速度與角度，線速度主要表示速度的方向變化，特別是瞬間變化，而角速度代表的是線速度方向改變的快慢。

三、 向心力的瞬時(shí)性

除了線速度和向心加速度以外，圓周運(yùn)動(dòng)中的另一個(gè)具有瞬時(shí)性的物理量是向心力。物體在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所受到的向心力也是在時(shí)刻變化的。向心力和向心加速度是產(chǎn)生向心加速度的根本原因，向心力的本質(zhì)屬性就是瞬時(shí)性。現(xiàn)以一個(gè)具體的例子解釋向心力的瞬時(shí)性，一個(gè)圓盤上有一個(gè)質(zhì)量為3kg的物體M，M與另一個(gè)質(zhì)量1kg的吊在圓盤下放的物體m相連，穿孔光滑的圓孔O。M在圓盤上，受到的靜摩擦力為5N，那么請(qǐng)問(wèn)圓盤的角速度為多少時(shí)，物體m才能一直保持靜止?fàn)顟B(tài)。這道例題重點(diǎn)考查的就是知識(shí)點(diǎn)——向心力的瞬時(shí)性。首先需要對(duì)物體M進(jìn)行受力分析，其在圓盤上運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要受到繩子的拉力和反向的靜摩擦力，而這兩個(gè)力的合力就是物體M在做圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中受到的向心力。由于物體M一直在運(yùn)動(dòng)，所以向心力也隨著物體M運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化，其最大值就是m的重力與靜摩擦力之和。只需要求出向心力的最大值和最小值，那么就能夠判斷物體M在什么情況下保持靜止?fàn)顟B(tài)。

四、 將圓周運(yùn)動(dòng)習(xí)題配合更多的生活情境

上文從瞬時(shí)性的角度全新地解讀了物體圓周運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，但是一般來(lái)說(shuō)，物理圓周運(yùn)動(dòng)的習(xí)題都是綜合考查這三方面的性質(zhì)。所以學(xué)生需要在全面理解這三種性質(zhì)以及三種性質(zhì)背后物體圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)巧妙地綜合運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)性質(zhì)進(jìn)行物理習(xí)題的解答。高中物理教師也應(yīng)當(dāng)有意識(shí)地讓學(xué)生進(jìn)行更多的綜合練習(xí)題訓(xùn)練。高中物理教師為學(xué)生選擇圓周運(yùn)動(dòng)習(xí)題時(shí)應(yīng)當(dāng)盡可能選擇有生活情境的習(xí)題，使得學(xué)生能夠通過(guò)生活常識(shí)更加清晰地了解題目的含義。例如，在觀看雙人花樣滑冰表演時(shí)，觀眾有時(shí)會(huì)看見(jiàn)女運(yùn)動(dòng)員被男運(yùn)動(dòng)員拉著離開(kāi)冰面做水平方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。假設(shè)男運(yùn)動(dòng)員的手臂與冰面的夾角為45°，女運(yùn)動(dòng)員的體重為35kg，那么女運(yùn)動(dòng)員受到的拉力和向心加速度是多少？物理教師在講解這類有生活情境的物理圓周運(yùn)動(dòng)習(xí)題時(shí)，就可以首先通過(guò)多媒體教學(xué)設(shè)備展示這個(gè)場(chǎng)景的照片，然后在黑板上畫出簡(jiǎn)單的受力分析圖，女運(yùn)動(dòng)員受到向下的重力為350N，同時(shí)由于夾角為45°，則可以將拉力放在一個(gè)等腰直角三角形當(dāng)中，受到的拉力為3502N，向心加速度為10m/s2。

四、 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，圓周運(yùn)動(dòng)的題型有很多，學(xué)生不可能記住所有可能的考試題型，重要的就是切實(shí)地了解圓周運(yùn)動(dòng)涉及到的本質(zhì)知識(shí)點(diǎn)，分別就是線速度、向心加速度、向心力以及這三個(gè)物理量的性質(zhì)——瞬時(shí)性。高中物理教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過(guò)程中為學(xué)生詳細(xì)地分析這些性質(zhì)，抓住圓周運(yùn)動(dòng)的核心和本質(zhì)，使得學(xué)生能夠充分地了解圓周運(yùn)動(dòng)，從而提高學(xué)生的物理解題能力。

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作者簡(jiǎn)介：

林林，重慶市，萬(wàn)州第二高級(jí)中學(xué)。