淺議高中物理必修二中圓周運動的處理方法

黃修斌

【摘要】曲線運動的運動學處理方法，一般運用運動的合成和分解的方法。學生在學完拋體運動后有深刻的印象，然而在學習圓周運動時，有學生問為什么圓周運動不用類似平拋運動的處理方法來處理。

【關鍵詞】曲線運動 方法 圓周運動

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）37-0160-01

（1）圓周運動能運用類似平拋運動使用的運動的合成和分解的方法處理嗎？

首先在大多數學生眼中運動的合成和分解就是先建立一個平面直角坐標系，然后將運動在這兩個相互垂直的方向上分解，曲線運動一般運用運動的合成和分解的方法處理，如平拋運動利用運動的合成和分解的方法，水平方向分解成勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動圓周則看不出運用運動的合成和分解的方法。

那么圓周運動能運用類似的運動的合成和分解的方法處理嗎？

答案是肯定的。

將兩束平行光相互垂直去照射一個做圓周運動的物體，如圖，你會發現物體的影子分別在x軸和y軸上做直線運動。

x軸方向： x=Rcos？漬=Rcos t

y軸方向： y=Rsin？漬=Rsin t

例如：如果物體做勻速圓周運動，則 保持不變，我們對兩式中t進行求導可以得到速度關系：

vx=-R sin t，vy=R cos t

令R =v0，則：vx=-v0sin t，vy=v0cos t

即沿x軸和y軸方向的簡諧運動

v= =v 線速度大小保持不變，速度方向與x軸方向夾角的正切值tan？琢= =-cot t=-cot？漬

這與示意圖及我們的理解是相符的。

顯然圓周運動可以運用類似平拋運動處理方法將圓周運動分解為兩個相互垂直的方向上的直線運動。

（2）其實圓周運動一直在運用運動的合成和分解。

我們沿半徑方向和切線方向建立平面直角坐標系，把做圓周運動的物體加速度沿坐標系分解即法向加速度和切向加速度，只不過坐標軸的方向一直在變，切向加速度等于0的圓周運動就是我們熟悉的勻速圓周運動。

當然我們一般運用極坐標系即（r），圓周運動中r不變，物體只在垂直于r方向上運動，這也是運動的合成和分解，這樣我們就引入了線速度和角速度等概念來幫助我們理解圓周運動。

（3）圓周運動為什么不用類似于平拋的處理方法來處理？

在圓周運動中，由于物體運動中到圓心的距離不變，我們使用極坐標，即只考慮物體沿圓周的運動，利用線速度、角速度更加容易理解和接受，而使用類似平拋運動中固定的平面直角坐標系，所分解的運動比較復雜，學生難以理解，并且高一的學生對于簡諧運動的概念尚未建立，所以一般不用類似于平拋運動中使用固定的平面直角坐標系來處理。

總之，高中生學業負擔重，用于學習物理的有效時間非常有限，且由于受到認知水平和生活經驗的限制，高中物理知識對他們來說難度較大。作為物理教師，我們有責任和義務，通過我們的投入和研究，運用我們的知識和智慧，為學生減負增效。所以，在日常教學中要努力讓復雜問題簡單化，便于讓學生理解和接受，如質點等模型的引入，就是抓住本質，化繁為簡，拓展思維，本文就是基于此理念來展開討論的。