“靠(近)心運動”??圓周運動教學中的一個易被忽視的問題應當

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)

無論是專家編寫的教材,還是我們教師的課堂教學,對圓周運動中的“靠(近)心運動”現(xiàn)象幾乎很少提及。這本應和離心運動現(xiàn)象對稱的一個重要方面的忽視,讓學生在理解有關向心力和離心運動和靠心運動問題帶來困難。

物體做圓周運動時,物體所需要的向心力(簡稱”需“)與外界能提供的向心力(簡稱”供“)是一個對立統(tǒng)一體,只有當這一對矛盾達到平衡的時候,即向心力供和需動態(tài)平衡之時物體才能做圓周運動,一旦這對矛盾達不到平衡物體就會做離心運動或靠心運動。但現(xiàn)行很多版本高中物理教材,都強調離心運動及離心現(xiàn)象的害處和離心運動的應用,但幾乎沒有提及近心運動。學生只知離心運動,不知近心運動,或對近心運動認識不足,無法完整、正確地理解物體做勻速圓周運動的條件。只有學生既知道離心運動又認識近心運動才能正確分析相關問題。以下是用近心運動分析的幾個典例。

例一、在分析諸如火車(汽車)在通過有一定的傾斜角的彎道處時一類問題,若其運動速度小于限定速度時,所需向心力小于提供的向心力(mgtanθ)時,車就有近心運動的趨勢,這時內側軌道對車產生側向彈力,抵消原來過大的向心力,讓供需再達到新的平衡。

例二、輕桿連接的小球在豎直面內做圓周運動時,通過最高點的受力分析同樣離不開對近心運動的了解。如果學生只有對離心運動的認識而沒有對近心運動的了解,就不能很好地判斷出,在最高點輕桿對小球的彈力到底是支持力還是拉力。事實上,當小球在最高點的速度過小時,需要的向心力小于重力,小球有近心運動趨勢,桿要產生向上的彈力,抵消掉一部分重力,讓向心力的供需才能再達到平衡。

例三、地球衛(wèi)星繞地球運動時向心力的供需平衡時,做勻速圓周運動。若衛(wèi)星速度減小,所需的向心力減小,地球對衛(wèi)星的引力(提供的向心力)大于需要的向心力,這時,衛(wèi)星就會近心運動,由大的圓形軌道變成稍小的橢圓軌道。

近心運動與離心運動是由勻速圓周運動變化而來的兩種運動形式,不可只強調離心運動,而忽視了近心運動,希望今后專家在教材編寫和我們教師在教學時,對靠(近)心運動也給予足夠的重視。

佛山市順德區(qū)杏壇中學 劉朝明


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