高中物理圓周運動易錯題成因及解決方法

許向穎

(廣西貴港市平南縣龔州中學 537300)

解答高中物理圓周運動相關習題出錯在所難免，關鍵應做好錯誤原因分析，澄清對圓周運動知識點的進一步認識，積極采取有效的解決方法，有效的提升解題能力，為物理學習成績的提升奠定堅實基礎.

1 分析問題不細心及解決方法

一足夠大光滑平板和水平面所成角度為α，一輕繩長為L=2/3m，一端連接一質量為m=1kg的小球，一端固定在板上的O點.將輕繩拉直處于水平狀態，而后給小球一個沿著平板并與輕繩垂直的初速度v0=4m/s，若使小球能在平面做做圓周運動，g取10m/s2，求α的最大值以及小球通過最低點時繩的拉力T.

錯題成因分析問題不深入，直接套用所學的圓周運動知識，忽略平板所成角度的影響，列出錯誤的物理方程，得出錯誤結果.

解決方法根據題干描述，積極聯系所學的物理情境，畫出相關草圖，從斜面上物體受力分析獲得啟發，通過對小球進行受力分析，正確掌握小球受力情況，結合圓周運動規律解答.

再如，一個環形圓細管的內壁是光滑的，放置在豎直平面內，圓環半徑是R，遠遠大于細管半徑，在圓管內，有兩個直徑與細管內徑相同的小球，可看做質點，A球質量是m1，B球的質量是m2，兩個小球沿著環形圓管順時針運動，經過最低點時的速度是v0，假設A球運動到最低點，B球恰好運動到最高點，如果兩個球此時作用于圓管的合力是零，求解m1、m2、R和v0的關系式.

錯誤成因此題在解答時，對向心力的分析缺乏規范性，沒有做好受力分析，導致重力因素被忽略，從表面上分析得出N1=N2，對圓管給m2向下的力缺少理解，對基本功受力分析不過關，使得力學問題解題錯誤.

2 找不到破題思路及解決方法

如圖1，豎直轉軸AB上細繩AC和BC的結點C的位置連接一質量為m的小球.兩細繩能承受的最大拉力為2mg.AC和BC均處于拉直狀態時BC剛好和AC垂直，AC和BC呈53°角，BC=1m.ABC可繞AB勻速轉動，小球在水平面內做勻速圓周運動.隨著旋轉速度的增加，求最后一根繩被拉斷時小球的速度.

圖1

錯題成因無法找到小球做圓周運動的向心力由誰提供；不能準確的判斷AC與BC斷裂的先后順序；列物理方程式，相關角度代入錯誤.

解決方法判斷細繩斷裂的先后順序時可采用假設法，結合計算的結果確定假設是否成立，更加清晰的認識物理情境.

3 遷移能力差及解決方法

將一光滑圓形軌道固定在豎直平面內，一小球沿軌道內側剛好能夠做完整的圓周運動.小球在最低點對軌道的壓力為N，動能為Ek，改變小球在最低點的動能，N的值也會發生變化.小球的N-Ek圖線如圖2所示，左端點坐標分別為([1] [2] )，圖線延長線和坐標軸的交點分別為(0，a)，(-b，0)重力加速度為g，則( ).

圖2

A.小球的質量為g/aB.圓軌道的半徑為b/a

C.[1] 的值為5bD.[2] 的值為6a

錯題成因數學知識掌握不牢固，不會對圓周運動相關方程進行數學上的處理；讀圖、識圖能力差，不能靈活遷移所學的圓周運動知識；

解決方法認真閱讀圖象，結合所學的數學知識，圖線與坐標軸交點表示的含義.

再如，一個做圓周運動的人造地球衛星的軌道半徑增加到原來的兩倍，仍然做圓周運動，則( ).

A.根據v=ωr的公式，可以得出衛星運動的線速度也增加到原來的兩倍.

錯題成因A、B中的公式是正確的，但是，A、B的公式使用錯誤，因此，A、B是錯誤的.

解決方法在A選項中，線速度和半徑成正比的基礎是角速度一定，r變化的情況下，角速度也會發生變化，因此，A選項不正確，同理，B選項錯誤.在C選項中，G、M、m是恒量，所以C選項正確，結合B、C公式，可以得出D選項正確.

物理公式能反映出物理規律，如果理解不夠深入，只是死記硬背則會經常出錯，在應用中，應當注重理解記憶，了解公式應用情況，提高學生知識遷移能力.

4 思維定勢及解決方法

一光滑軌道由傾斜和水平兩部分構成，傾斜部分和水平面之間的夾角為θ=53°，水平軌道長L=2R，處在地面上，另一端和一固定的豎直圓形光滑軌道的最低點相連接，軌道和圓形軌道在同一平面內，軌道半徑為R.一小球始終受到水平向左，大小為其重力3/4的恒力F的作用，使其從傾斜軌道上距離地面高h的位置靜止釋放，小球沿斜面向右運動，若在圓形軌道剛好能做完整的圓周運動，求高度h的值.

錯題成因受思維定勢影響，將小球難以通過的點認為是最高點.

解決方法“等效重力場”的應用.

圖3

引起高中物理圓周運動解題出錯的原因多種多樣，為進一步提高學生認識，避免其在解題過程中走入理解誤區，得出錯誤結果，應做好常見出錯原因的匯總，并結合具體例題，在課堂上通過故意示錯，給學生留下深刻印象，明確相關習題容易出錯的點，給予其提醒，避免其在以后的解題中犯下類似錯誤.