『物理课堂』如何学好圆周运动 | 一首《圆周七绝》赶紧收藏了！

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作者简介

张涛，棠湖中学物理教师，2012年毕业于陕西师范大学，硕士研究生。曾获成都市青年物理教师赛课一等奖，双流区教坛新秀，双流区优秀青年教师。多次受邀在各级教研活动和教师培训中献课交流和专题发言。

圆周运动是学生在必修二的学习中遇到的的第二种曲线运动，它的处理方法与第一章学习的平抛运动有所不同。学习的难点在于做圆周运动的物体受力情况更为复杂，描述运动的物理量很多，动力学联系更加紧密。由此，不少学生在学习过程中，学着学着，脑袋貌似也在做圆周运动，头晕了起来。

笔者在教学中受学生启发，写了一首关于如何解决圆周运动的打油诗。因为诗体是一首七言绝句，故名为《圆周七绝》。

下面，我来解释一下这首诗是如何帮助你学好圆周运动的。首联“圆周运动很简单”作为开头，目的是对自己做积极的心理暗示，鼓励自己有继续下去的勇气。这对于长期学习物理没信心的同学来说是很重要的。颔联“先找圆周定心半”提醒我们在分析圆周运动时，应该先分析圆周运动的圆周轨道平面是水平的，还是竖直的，也有可能是倾斜的。只有分析出轨道平面，才能准确找到圆心所在的位置以及轨道的半径。例如：单摆和圆锥摆同为圆周运动，它们的轨道是截然不同的，运动学特征和受力情况各不相同。

（左图的单摆是竖直面内的圆周运动，右图的圆锥摆是水平面内的圆周运动）

颈联“分析向心力来源”是解决圆周运动的难点。其具体方法分为两步：1、先对物体进行受力分析，画出各力的方向；2、在半径方向和切线方向建立正交坐标系，将物体受到的力进行正交分解，沿半径方向的合力（指向圆心）即为物体做圆周运动的向心力来源，写出合力的表达式。

（上图中两个物体虽然都受到两个相同方向的力，但因为圆心位置的不同，所以正交分解的方式不同，向心力的来源也不同）尾联“再把供需写两边”其实就是建立圆周运动的动力学方程（本质是牛顿第二定律）。通常习惯将外界对物体施加的沿半径方向的合力称为提供的向心力，把由线速度v、角速度ω或周期T等运动学量表示的向心力称为需要的向心力。物体能够做稳定的圆周运动（既不离心又不近心）的条件是向心力的供需平衡。因此我们只需把颈联提示写出的向心力表达式写在等号的左边，把与这道题相关的运动学量的向心力表达式写在等号的右边，这样就轻松建立了圆周运动的牛顿第二定律方程，从而解决了问题。
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校对 |朱晋锋

审核 |任飞扬

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