撥開迷霧天晴朗

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1、撥開迷霧天晴朗　　【摘要】高中物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)中關(guān)于向心力的教學(xué)，多年來一直困擾著廣大師生，以至于教師費(fèi)了很大的力去講解，而學(xué)生仍舊迷霧重重不能理解。筆者結(jié)合教學(xué)中的實(shí)際，選擇了向心力的來源、公式、方向確定及其與離心現(xiàn)象的關(guān)系等幾個(gè)方面來淺析學(xué)生對(duì)向心力學(xué)習(xí)的誤區(qū)并試圖找出相應(yīng)的對(duì)策，以助學(xué)生更有效的學(xué)好向心力這個(gè)難點(diǎn)?！　　娟P(guān)鍵詞】向心力學(xué)習(xí)誤區(qū)對(duì)策　　新課標(biāo)高中物理課本必修二第二章引入了勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的教學(xué)，這作為物理學(xué)習(xí)的一個(gè)難點(diǎn)，令許多教師絞盡腦汁的去想怎樣講，令許多學(xué)生叫苦不迭的去想怎樣學(xué)。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的困難之處就在于對(duì)向心力的理解存

2、在不少誤區(qū)。　　所謂向心力，指的是提供圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的力。對(duì)于非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由合力沿半徑方向的分量提供，而在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，其受到的合力就提供了圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。圓周運(yùn)動(dòng)難學(xué)，主要就是向心力難學(xué)，它就像一團(tuán)迷霧阻擋了太陽(yáng)的光芒，若真正理解了向心力，向心力應(yīng)用的問題就撥云見日般的轉(zhuǎn)化為了牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用，解決它自然容易了許多?！　」P者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)向心力的理解經(jīng)常存在以下誤區(qū)。現(xiàn)逐一加以分析并找出相關(guān)對(duì)策：　　一、向心力來源認(rèn)識(shí)的誤區(qū)4　　學(xué)生在對(duì)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析時(shí)，常會(huì)說物體受到了重力、支持力（拉力）、向心力，學(xué)生總認(rèn)為向心力是一

3、個(gè)特殊的力，以致難以理解，所以總把向心力當(dāng)做物體單獨(dú)受到了一個(gè)力加以分析，這是學(xué)生對(duì)向心力理解的一個(gè)常見的誤區(qū)。此時(shí)可引導(dǎo)學(xué)生：向心力并不是什么特殊的力，是根據(jù)力的作用效果而命名的，是一種效果力。具體情況中，它可以是物體受到的某一個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某一個(gè)力的分力，無論什么力，只要這個(gè)力沿著半徑指向圓心，只要它提供了物體作圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度，它就是向心力。筆者認(rèn)為，分析向心力最好的方法，就是把圓周運(yùn)動(dòng)受到的所有力沿半徑方向和切線方向進(jìn)行正交分解，沿半徑方向分力的合力，即為圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。在用語(yǔ)言描述時(shí)，也應(yīng)說成是某某力提供了向心力，而盡可能少說或

4、不說物體受到了向心力，以免引起混淆?！　〈送?，為了便于學(xué)生了解勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源，還可以采用分類歸納的方法。比如說，（1）向心力來源于萬有引力的例子有：地球繞太陽(yáng)，衛(wèi)星繞地球等這樣的環(huán)繞天體繞中心天體運(yùn)動(dòng)的例子；（2）來源于半徑方向的靜摩擦力的例子有：汽車在水平路面拐彎，人在游樂場(chǎng)的離心機(jī)里的運(yùn)動(dòng)等；（3）來源于繩子的拉力的例子有：在光滑水平面上，繩子拉球作圓周運(yùn)動(dòng)等；（4）重力、支持力（繩的拉力）的合力提供向心力的例子有：火車在傾斜的軌道平面上轉(zhuǎn)彎，繩拉小球做圓錐擺運(yùn)動(dòng)等等。特別需要指出的是在高中階段見到的極少數(shù)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，（例如“水流星”4的模型）只

5、有某些特殊點(diǎn)（例如最高點(diǎn)和最低點(diǎn)）由合力全權(quán)提供，這時(shí)要提醒學(xué)生：特別要看清勻速或非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，再確定向心力的來源?！　《?、向心力公式F=mv2R理解的誤區(qū)　　1、學(xué)生由公式F=mv2R得出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的R不變，v大小不變，所以F是恒定的，這個(gè)問題極為常見。然而這個(gè)公式只表示圓周運(yùn)動(dòng)向心力的大小，對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)來說，向心力的大小不變，但方向始終與線速度方向垂直，始終沿著半徑方向指向圓心，所以向心力是一個(gè)變力，因?yàn)樗姆较蛟诓粩嘧兓??！　?、公式反映了向心力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)物體自身慣性兩者之間的對(duì)立統(tǒng)一，當(dāng)物體以半徑為R，速度大小為v作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，

6、它會(huì)產(chǎn)生離心現(xiàn)象，之所以沒有離心遠(yuǎn)去，是因?yàn)槲矬w有向心力的約束。這時(shí)所需的向心力就mv2R是與m、v、R有關(guān)，可以理解為向心力與慣性達(dá)到了相對(duì)平衡，實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，可見外力提供足夠的向心力是物體作圓周運(yùn)動(dòng)的必要條件。　　三、向心力方向確定的誤區(qū)　　筆者發(fā)現(xiàn)不少學(xué)生在解決向心力問題時(shí)，常找錯(cuò)向心力的方向。例如：在解決繩拉球的圓錐擺向心力問題時(shí)，有些學(xué)生會(huì)說向心力的方向是沿著繩子的，這是因?yàn)樗豢吹搅死K子，而沒有考慮圓周運(yùn)動(dòng)所在平面；在解決賽車沿斜坡狀賽道轉(zhuǎn)彎時(shí)，又有些學(xué)生認(rèn)為向心力是沿著斜面向下的，這是受到了斜面上物體下滑例子的影響。為了更好的讓學(xué)生走出這個(gè)誤區(qū)，不妨讓學(xué)

7、生記住兩句話“找平面，定圓心”　　即遇到確定向心力方向的問題時(shí)，先找出圓周運(yùn)動(dòng)的平面，在定出圓心，進(jìn)而得出向心力的方向，最后一切將順理成章。4　　四、離心運(yùn)動(dòng)中合外力與所需向心力關(guān)系的誤區(qū)　　幾乎所有的同學(xué)都明白，慣性是產(chǎn)生離心現(xiàn)象的原因，但關(guān)于合外力和向心力的關(guān)系，學(xué)生極易搞混。要分析離心現(xiàn)象中合外力和向心力的關(guān)系，主要是要抓住兩點(diǎn)，也就是“供”和“需”，所謂“供”，指的是物體受到的沿著半徑指向圓心方向的合力，而“需”指的是物體作圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，抓住臨界條件，“供”“需”平衡時(shí)，沿半徑方向的合力恰好完全提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，把物體約束在圓周上，