浅议高中物理必修二中圆周运动的处理方法

黄修斌

【摘要】曲线运动的运动学处理方法，一般运用运动的合成和分解的方法。学生在学完抛体运动后有深刻的印象，然而在学习圆周运动时，有学生问为什么圆周运动不用类似平抛运动的处理方法来处理。

【关键词】曲线运动 方法 圆周运动

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）37-0160-01

（1）圆周运动能运用类似平抛运动使用的运动的合成和分解的方法处理吗？

首先在大多數学生眼中运动的合成和分解就是先建立一个平面直角坐标系，然后将运动在这两个相互垂直的方向上分解，曲线运动一般运用运动的合成和分解的方法处理，如平抛运动利用运动的合成和分解的方法，水平方向分解成匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动圆周则看不出运用运动的合成和分解的方法。

那么圆周运动能运用类似的运动的合成和分解的方法处理吗？

答案是肯定的。

将两束平行光相互垂直去照射一个做圆周运动的物体，如图，你会发现物体的影子分别在x轴和y轴上做直线运动。

x轴方向： x=Rcos？渍=Rcos t

y轴方向： y=Rsin？渍=Rsin t

例如：如果物体做匀速圆周运动，则 保持不变，我们对两式中t进行求导可以得到速度关系：

vx=-R sin t，vy=R cos t

令R =v0，则：vx=-v0sin t，vy=v0cos t

即沿x轴和y轴方向的简谐运动

v= =v 线速度大小保持不变，速度方向与x轴方向夹角的正切值tan？琢= =-cot t=-cot？渍

这与示意图及我们的理解是相符的。

显然圆周运动可以运用类似平抛运动处理方法将圆周运动分解为两个相互垂直的方向上的直线运动。

（2）其实圆周运动一直在运用运动的合成和分解。

我们沿半径方向和切线方向建立平面直角坐标系，把做圆周运动的物体加速度沿坐标系分解即法向加速度和切向加速度，只不过坐标轴的方向一直在变，切向加速度等于0的圆周运动就是我们熟悉的匀速圆周运动。

当然我们一般运用极坐标系即（r），圆周运动中r不变，物体只在垂直于r方向上运动，这也是运动的合成和分解，这样我们就引入了线速度和角速度等概念来帮助我们理解圆周运动。

（3）圆周运动为什么不用类似于平抛的处理方法来处理？

在圆周运动中，由于物体运动中到圆心的距离不变，我们使用极坐标，即只考虑物体沿圆周的运动，利用线速度、角速度更加容易理解和接受，而使用类似平抛运动中固定的平面直角坐标系，所分解的运动比较复杂，学生难以理解，并且高一的学生对于简谐运动的概念尚未建立，所以一般不用类似于平抛运动中使用固定的平面直角坐标系来处理。

总之，高中生学业负担重，用于学习物理的有效时间非常有限，且由于受到认知水平和生活经验的限制，高中物理知识对他们来说难度较大。作为物理教师，我们有责任和义务，通过我们的投入和研究，运用我们的知识和智慧，为学生减负增效。所以，在日常教学中要努力让复杂问题简单化，便于让学生理解和接受，如质点等模型的引入，就是抓住本质，化繁为简，拓展思维，本文就是基于此理念来展开讨论的。