試析物體曲線運動的受力及解題方法

石又尹

【摘 要】近年來，隨著我國新課程改革的不斷深入，我們在學習高中物理的過程中接觸的知識點越來越多，并且有很多都被列入重點范圍。其中，曲線運動的受力方式分析是很多同學在學習過程中并不能弄懂的類型，我們可以通過平時的考試發現，物體做曲線運動的類型題出現的次數比較多，但是部分同學在這一個章節的學習中還是陷入了焦灼，我主要根據自己的學習經驗對物體曲線運動的受力及解題方法進行分析，希望對同學們有一定的幫助。

【關鍵詞】曲線運動；受力分析；解題方法

曲線運動的受力分析和直線運動是存在較大的差別的，首先，我們要明確物體做曲線運動時，它的速度是一定發生了變化的，但是不一定是勻變速運動，因此，我們可以看出物體做曲線運動時，其解題方式是存在一定的難度的。

一、曲線運動受力及解題的要點

我們在學習高中物理的過程中，首先就會接觸運動章節，但是一般最先接觸的是直線運動，因此，可以說，這為我們學習曲線運動打下了一定的基礎，但是，同時我們又會受到物體做直線運動的解題方式的影響。我們在對做曲線運動的物體進行受力分析的時候，首先要對物體的加速度情況進行分析，如果物體在做曲線運動的過程中受到的是恒力，則其加速度不會發生變化，一旦物體的受力情況發生了變化，則其加速度也會隨之變化，這種變化主要體現在加速度的大小和其方向上，我們在解題的過程中是需要對這兩個方面都進行分析的。就曲線運動的方向而言，物體是一直在發生變化的，物體在某一點的速度方向就是沿曲線上該點的切線方向，并且曲線上的任意一條切線一直都是在曲線的外側的，所以就有教材中的結論：物體運動的曲線軌跡是一定向合外力方向彎曲的，也就是合外力方向指向曲線內側。

二、物體做曲線運動的方式

（一）平拋運動

平拋運動是最基礎的曲線運動，我們在學習曲線運動的過程中就經常會碰到這類題型，平拋運動就是指物體以一定的初速度沿水平方向拋出，并且在運動過程中只會受到重力的作用，因此，我們在解題的過程中就需要對平拋物體的重力和其初速度進行分析。物體在做平拋運動的過程中我們可以將其運動方向的力進行分解，利用平行四邊形的受力分解方式將分解為水平方向和豎直方向的力，因此，其水平方向的分力就可以看成是勻速直線運動，豎直方向就是做自由落體運動。物體做平拋運動時，是可以根據其物理公式進行相關計算的，主要的計算公式有：x=v0t，vx=vo，y=1/2gt2，vy=gt。

這是物做平拋運動的過程中常用的物理關系，需要注意的是，這些物理關系式只有物體的初速度比較小，并且其拋出點的高度不太高的情況下才能運用，我們在解題過程中就可以將地面看做是水平面。

（二）勻速圓周運動

勻速圓周運動也是曲線運動的一種常見方式，這種運動方式是指質點在做圓周運動的過程中，在相同的時間內通過的圓弧長度相等，就可以說其運動方式是一種勻速的圓周運動。我們在描述物體做勻速圓周運動的過程中需要用幾個物理量對其進行表示：物體的線速度是v=s/t，加速度為w=2π/T，并且兩者之間的關系可以表示為v=w·r。

我們在解答圓周運動的相關問題的時候，需要用到向心力和向心加速度這兩個物理量，因此，就需要明確這兩種物理量的概念的計算方式。向心力是質點做圓周運動時受到的始終指向圓心的力，并且向心力的作用效果是只改變物體的方向，不改變速度的大小的。向心加速度是向心力產生的加速度，它主要是描述物體運動方向改變的快慢的一種物理量。我們在解答很多曲線運動的題時都需要運用到向心力和向心加速度這兩種概念。

三、物體做曲線運動的受力分析類型

我們在對做曲線運動的物體進行受力分析的過程中，通常要對其進行力的合成或者分解。一般來說，物體的分解情況是有兩種方式的，一種是結合受力情況，根據力的獨立作用原理和運動獨立性原理對其進行分解，平拋運動就是這樣一種需要進行力的分解的曲線運動：

另一種是僅僅依據運動的效果進行分析分解的，這種分解方式通常運用于“渡河問題”中：

運動的合成就是在分解的相反方向進行的。我們在對力進行分解或者合成的過程中，需要遵循平行四邊形原則，這樣才能在解答相關問題的過程中對曲線運動的受力進行較好的分析。

（一）渡河問題

我在前面提到力的分解中的渡河問題，這是我們在學習曲線運動這一章節中必須掌握的物理題型，很多同學在解答這類題的過程中，不能明確物體的速度和時間之間的關系，我在解答這類題的過程中通常會將渡河的最短時間和最短路程分開來分析。當題目問到小船需要 在最短的時間內完成渡河時，就是需要船身與河岸垂直。

而當題目問到渡河的最短路程時，就需要分兩種情況進行分析，一種是當v1>v2時，船身與河岸？琢角，這時使船的和速度垂直于河岸即可：

另一種是當V1

（二）其他問題

曲線運動中還有很多問題是比較常見的，比如火車轉彎和汽車過拱橋和凹橋等，同學們在極大這些問題的時候首先需要進行正確的受力分析，這些都是根據曲線運動的受力分析原理就可以得出結果的，我在這里就不多做說明。

四、結語

綜上所述，我們在對做曲線運動的物體進行受力分析和解答具體的問題的過程中，需要明確其中的物理關系，弄清曲線運動的受力原理，這樣就可以比較容易地對其進行解答。

參考文獻：

[1]毛國方.例談物體在受力和運動狀態之間的對應關系[J].數理化學習：高中版，2011

[2]繆峰峰.曲線運動習題的解題技巧[J].新高考：高一物理，2014