例谈圆周运动问题中的“状态”和“过程”.pdf

2013年9月 Vo1．31 No．17 中学物理 · 解题指南 · 例谈圆周运动 问题 中的 “状态和 “过程” 包慧军 (绍兴市第一中学分校 浙江 绍兴 312075) 匀速圆周运动是高中物理非常重要的教学内容，它是对 小很 多)．现给小球一个水平向右的初 曲线运动进行定量分析的有效载体，其中考查的主要是力学 速度 ，要使 小球不脱 离轨道运动， 特点．而实际的命题和教学中，难免涉及到变速圆周运动 ，它 可能 既要考查力学特点，还要考查动能定理和机械能守恒定律， A．％ ≥5m／s B．VO ≥ m／s 相对而言，难度提升了，能力考查要求也更高了．笔者在教学 C．0≥√5m／sD． ≤ ,／Tom／s 实践中，发现学生对变速圆周运动总是存在着很多疑惑和疏 学生错误 学生对圆轨道内圆周 漏，如果我们能深入研究和讨论，让学生摸索其中的规律和 运动的条件掌握不够全面，从而只考虑其中一种情况而导致 特点，不但能加深对变速圆周运动的理解，而且能提高学生 漏选和错选，究其原因是对圆周运动特殊位置的状态分析不 运用物理规律解决实际问题的能力．下面就以几个实例来谈 够到位，思维模糊，缺乏物理问题思维的严谨和严密． 谈对变速圆周运动的理解和处理方法． 解析 要使小球不脱离轨道 ，第一种情况是过最高点 1 圆周运动问题中的“状态” 速度满足 ≥~， ，然后由机械能守恒定律可得 ≥5m／s； 例 1 下列选项中的小球以及小球所在的左侧斜面完 第二种情况是不过最高点，而刚好到达与圆心等高点，然后 全相同，现从同一高度 处由静止释放小球，使之进入右侧 原路返回，同理可得 ≤ ／1Om／s，故答案是A、D． 不同的轨道；除去底部一小段圆弧，① 图中的轨道是一段斜 点评 此类试题关键要掌握圆周运动的几个特殊位置 面，高度大于^；② 图中的轨道与A图中的轨道相比只是短 了 一 的受力分析以及临界条件，即状态的分析．这些都是教材上 些，且斜面高度小于 ^；③ 图中的轨道是一个内径略大于 要求的轻绳轻杆类约束问题的拓展 ，很好地考查了学生分析 小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相 问题解决问题的能力，所以一直深受命题老师的青睐．笔者 连，管的高度大于h；④ 图中的轨道是个半圆形轨道，其直径 在教学实践中经常碰到以下几种错误类型：(1)思维定势： 等于h，如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进 始终摆脱不了日常生活经验的错误干扰，以为只要速度大于 入右侧轨道后能到达 h高度的是 零就能上最高点，忽视了圆周运动的 “特殊性”；(2)受力模 糊：特殊位置的受力分析不清，导致无法给出明确的临界条