试论高中物理圆周运动解题方法

党然

摘要：运动学中的圆周运动是高考物理必考知识，当我们能将圆周运动相关的知识较好掌握之后，也有利于我们物理题分析能力的提升，在学习物理其他运动学知识时也能更为轻松.笔者认为，在学习圆周运动知识时，首先应入手于研究对象的确定，将物体做圆周运动的条件及其特点抓住.下文就笔者自身对圆周运动的解题经验进行了论述。

关键词：高中物理 圆周运动 解题方法

圆周运动属于曲线运动，是一种基础知识，可有机结合电磁场等其他知识点。依据向心力的作用可对物体运动速度不断进行改变，使其保持与圆周轨迹相符合的持续运动。在圆周运动相关题型的解答过程中，首先需对其内在联系进行深化，随后在物理公式的转换下，将运动要素间的联系明确，如此不但可将问题顺利解决，同时也有利于自身知识架构的完善。

一、高中物理圆周运动知识重点关注点

一方面，线速度瞬时性的理解。线速度表示的是物体在运动过程中通过的弧长对比耗费时间的比值，是一个极为重要的圆周运动物理量，可用于圆周运动物体运动速度的表示，类似于直线运动中的速度。线速度的表达公式为ΔS/ΔT，大部分同學在理解该公式时都会有误区产生，在匀速圆周运动的影响下会有思维定式形成，认为线速度始终都保持一致[1]。或是个别同学受表达公式的误导，认为线速度是平均概念的表达。实质上，线速度具备瞬时性的本质特征，弧长指的是在很短时间内物体走过的弧长，而因过于短暂的时间，故而通过计算得到的数字也具备瞬时性特征。

另一方面，向心力、向心加速度瞬时性的理解。向心加速度同样具备瞬时性特征。以圆周轨迹做运动的物体在做曲线运动，物体会有不断变化的加速度方向，故而物体也会有不断变化的速度。以圆周轨迹做运动的物体从一点朝着另一点运动的过程只需要十分短的时间。故而，向心加速度指的是在某一瞬间线速度的变化量，在圆周运动的各个位置中，向心加速度都会有一定的变化产生，故而向心加速度也具备瞬时性特征。大部分同学因直线运动加速度的缘故，在对向心加速度的理解过程中会有一定的偏差产生，认为向心加速度可用于物体速度变化快慢的表达。而这类误解之所以会出现，主要在于一些同学未能将以圆周轨迹做运动的物体加速度的瞬时性清楚理解。因此，我们需要注意的是，向心加速度是线速度方向改变的体现，同时也是瞬时性变化的体现。

有关圆周运动题型的解答具体可概括为“一确二找三分析，四列方程五解题”，首先需将研究对象确定，随后将题目中运动参量找出，通过对物体受力情况的分析，将向心力计算出来，在完成动力学方程的列式后，便可顺利完成解答。下文就相关圆周运动问题分析了解题方法。

二、运动学中的圆周运动

变加速曲线运动中，匀速圆周运动十分特殊，要想将圆周运动的典型性、特殊性进一步突出，可在圆周运动规律的描述中，将周期T、频率f、向心加速度a、速度v和角速度ω等各个运动变量引入，以便实现圆周运动必备物理量及其相关公式的熟练掌握及深入理解[2]。同时，也可将更多的理论依据供于往后的解题使用，通过灵活选择、应用，促使自身逻辑思维能力得到有效培养、提升。

例1：下图1中，甲、乙、丙三个轮子的构成分别为两个内、外大小不同的轮轴。现有内外两轮R：r=3：2的半径之比，那么将甲、乙、丙借助皮带依次连接后，甲轮外边缘具有v0的速度，那么丙轮外边缘具有多少的线速度？

三、圆周运动临界问题

电磁场方面，圆周运动具有十分广泛的运用。粒子朝着有边界的磁场前进时，在不同的边界条件下会有临界状态问题产生。如在某个边界处带电粒子恰好无法射出磁场的条件，此时便可在边界条件的运用下完成粒子运动轨迹、半径及时间等的确定。

例2：下图中，一粒子（质量为、带电量为q）从a点以v速度朝着第一象限区域平行射入，要想使该粒子从b点射出时的速度是与x轴垂直的v，可适当进行与该平面相垂直、磁感应强度为B的匀强磁场的添加[3]。设该磁场仅在某一圆形区域内分布，那么该磁场区域最小半径为多少？

四、竖直面内圆周运动问题

有关竖直面内圆周运动的问题通常包含三种情况，对其运动受力特点进行分析：

绳子拉球问题（下图3，甲），只可能存在向下的弹力，该情况下小球若想通过最高点就必须F+mg=（mv2 ）/R≥mg;

车过桥问题（下图3，乙），只可能存在向上的弹力，该情况下车要想顺利通过桥面，就必须mg-F=（mv2 ）/R≤mg;

管内转求问题（下图3，丙），可能存在向上或向下的弹力。其中，第一种情况下，物体受到向下的弹力，也就是F+mg=（mv2 ）/R≥mg;物体受到向上的弹力，也就是mg-F（mv2 ）/R≤mg;物体受到为零的弹力，也就是F+mg=（mv2）/R=mg;第二种情况，弹力F<mg时，向心力的解有F±mg两个解;弹力F>mg时，向心力为零，此时小球便可以通过最高点。

五、结语

总而言之，作为高中物理重点知识内容的圆周运动，我们在具体学习过程中需要将圆周运动的核心、本质特征牢固掌握，立足于瞬时性角度对圆周运动、线速度、向心力及向心加速度等瞬时性特征进行了解，并在此基础上结合相关训练实现圆周运动知识的深入掌握、巩固。

参考文献：

[1]孙岸文.浅析高中物理圆周运动的几种解题方法[J].数理化解题研究，2016，（31）：73-73.

[2]周侃.浅析高中物理中圆周运动的问题[J].数理化解题研究，2016，（12）：65-65.

[3]李松英.高中物理匀速圆周运动与平抛运动结合解题技巧研究[J].考试周刊，2018，（44）.

（作者单位：湖北省武昌实验中学）