無(wú)論是專(zhuān)家編寫(xiě)的教材,還是我們教師的課堂教學(xué),對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)中的“靠(近)心運(yùn)動(dòng)”現(xiàn)象幾乎很少提及。這本應(yīng)和離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象對(duì)稱(chēng)的一個(gè)重要方面的忽視,讓學(xué)生在理解有關(guān)向心力和離心運(yùn)動(dòng)和靠心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題帶來(lái)困難。
物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),物體所需要的向心力(簡(jiǎn)稱(chēng)”需“)與外界能提供的向心力(簡(jiǎn)稱(chēng)”供“)是一個(gè)對(duì)立統(tǒng)一體,只有當(dāng)這一對(duì)矛盾達(dá)到平衡的時(shí)候,即向心力供和需動(dòng)態(tài)平衡之時(shí)物體才能做圓周運(yùn)動(dòng),一旦這對(duì)矛盾達(dá)不到平衡物體就會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)或靠心運(yùn)動(dòng)。但現(xiàn)行很多版本高中物理教材,都強(qiáng)調(diào)離心運(yùn)動(dòng)及離心現(xiàn)象的害處和離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用,但幾乎沒(méi)有提及近心運(yùn)動(dòng)。學(xué)生只知離心運(yùn)動(dòng),不知近心運(yùn)動(dòng),或?qū)倪\(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)不足,無(wú)法完整、正確地理解物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件。只有學(xué)生既知道離心運(yùn)動(dòng)又認(rèn)識(shí)近心運(yùn)動(dòng)才能正確分析相關(guān)問(wèn)題。以下是用近心運(yùn)動(dòng)分析的幾個(gè)典例。
例一、在分析諸如火車(chē)(汽車(chē))在通過(guò)有一定的傾斜角的彎道處時(shí)一類(lèi)問(wèn)題,若其運(yùn)動(dòng)速度小于限定速度時(shí),所需向心力小于提供的向心力(mgtanθ)時(shí),車(chē)就有近心運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),這時(shí)內(nèi)側(cè)軌道對(duì)車(chē)產(chǎn)生側(cè)向彈力,抵消原來(lái)過(guò)大的向心力,讓供需再達(dá)到新的平衡。
例二、輕桿連接的小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),通過(guò)最高點(diǎn)的受力分析同樣離不開(kāi)對(duì)近心運(yùn)動(dòng)的了解。如果學(xué)生只有對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)而沒(méi)有對(duì)近心運(yùn)動(dòng)的了解,就不能很好地判斷出,在最高點(diǎn)輕桿對(duì)小球的彈力到底是支持力還是拉力。事實(shí)上,當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度過(guò)小時(shí),需要的向心力小于重力,小球有近心運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),桿要產(chǎn)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(dá)到平衡。
例三、地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力的供需平衡時(shí),做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若衛(wèi)星速度減小,所需的向心力減小,地球?qū)πl(wèi)星的引力(提供的向心力)大于需要的向心力,這時(shí),衛(wèi)星就會(huì)近心運(yùn)動(dòng),由大的圓形軌道變成稍小的橢圓軌道。
近心運(yùn)動(dòng)與離心運(yùn)動(dòng)是由勻速圓周運(yùn)動(dòng)變化而來(lái)的兩種運(yùn)動(dòng)形式,不可只強(qiáng)調(diào)離心運(yùn)動(dòng),而忽視了近心運(yùn)動(dòng),希望今后專(zhuān)家在教材編寫(xiě)和我們教師在教學(xué)時(shí),對(duì)靠(近)心運(yùn)動(dòng)也給予足夠的重視。
佛山市順德區(qū)杏壇中學(xué) 劉朝明
本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/1250753.html
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