生活中的圆周运动问题归类解析论文_刘锦洋

摘要：圆周运动知识是高中物理学习的重点，也是高考命题的热点。生活中的圆周运动问题是其中的难点，且常和其他知识点相结合进行考查，从而形成综合性较强的问题。这类问题来源于实际，解决问题的关键要重在理解其运动规律。本文就几类生活中的圆周运动模型作了较为详尽的归纳和解析，对这些问题进行归类研究能更容易理解其运动规律，找到解决问题的基本方法。

关键词：圆周运动；问题归类；学生

圆周运动知识是高中物理学习的重点，也是高考命题的热点。生活中的圆周运动问题是其中的难点，且常和其他知识点相结合进行考查，从而形成综合性较强的问题。这类问题来源于实际，解决问题的关键要重在理解其运动规律。本文就几类生活中的圆周运动模型作了较为详尽的归纳和解析，对这些问题进行归类研究能更容易理解其运动规律，找到解决问题的基本方法。

一、火车转弯问题

解决此类问题，首先应分析向心力的来源。火车在平直轨道上转弯时挤压外轨，仅由外轨对火车的弹力提供转弯所需向心力。实际中转弯处外轨略高于内轨，火车驶过转弯处时铁轨对火车的支持力不再沿竖直方向，而是斜向弯道的内侧，它与重力的合力提供火车转弯所需向心力。其次要明确圆周平面，虽然外轨高于内轨，但整个外轨和整个内轨分别是等高的，因而火车行驶过程中重心的高度不变，火车重心的轨迹在同一水平面内，火车的圆周平面是水平面，而不是斜面。

例1.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的。若一段铁路转弯处内外轨高度差为h=75mm，弯道半径r=440m，内外轨的间距L=1.435m。

二、汽车过拱桥问题

分析此类问题，要会确定汽车在何位置时对桥面的压力最大。汽车经过凹形桥面时，有向上的加速度或分量，汽车处于超重状态，经过凸形桥面时，有向下的加速度或分量，汽车处于失重状态，当汽车经过凹形桥面的最低点时，汽车对桥面的压力最大。

三、翻转过山车问题

此类问题侧重考查圆周运动中临界条件的应用，分析时应先考虑达到临界条件时物体所处的状态，再分析该状态下物体受力的特点，结合圆周运动知识解决问题。

例3.如图5所示，游乐场翻转过山车上的乘客常常会在高速旋转或高空倒悬时感到惊险刺激。这种车的设计有足够的安全系数，过山车在做圆周运动时，可以使乘客稳定在座椅上，还有安全棒紧紧压在乘客胸前，在过山车未到达终点以前，不能将其打开。若一过山车的圆环直径是15m，试利用牛顿第二定律和圆周运动的知识，探究过山车通过圆轨道最高点的速度至少为多少时才能够保证乘客的安全？过山车在圆轨道最低点和最高点时分别处于什么状态？（g取10m/s2）

四、离心运动问题

物体做离心运动(图6)的条件：合外力突然消失或不足以提供物体做圆周运动所需的向心力。处理此类问题之前，我们要注意分析理解下面几点。

(作者单位：湖南省长沙市一中高三十三班 410000)

论文作者:刘锦洋

论文发表刊物:《中学课程辅导.教学研究》2015年11月上供稿

论文发表时间:2016/2/29

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