试论在中专物理教学中如何引入向心力——物理论文

    任何物体在做曲线运动时，其都会受到一个附加的力，这就是向心力[1]。向心力是指质点或是物体作曲线运动时所产生的一种指向曲率中心的力[2]。向心力是一种由作用于质点或是物体上的各外作用力的合力，其不是一种独立于各外作用力的某种力。向心力的引入关系着整个物体在进行运动时的受力情况，很多学生就是因为不知道如何在进行物理运动分析时引入向心力而导致思路错误，最终不能正确分析物体的受力状况[3]。

一、中专物理教学中引入向心力的方法

    在进行物理教学的过程当中，我们通常都会遇到下面这种情况：质点或是物体在做圆周运动时，质点或是物体的运动状况通常还会受到一个额外拉力的影响，那就是向心力。而很多学生在分析此质点或是物体的受力状况时，通常会认为向心力也是质点或是物体所受到的一个客观存在的力。在这种不能正确分析向心力性质的前提下，很多学生会将向心力也纳入质点或是物体的受力情况范围内，最终导致出现错误的思路，对于此物理现象的分析也会出现偏差。如何才能在中专物理教学当中正确引入向心力成为了物理教学过程当中的一大重要难点。

    通过分析我们可知，向心力是一种由作用于质点或是物体上的各外作用力的合力，其不是一种独立于各外作用力的某种力。因此我们可从主观及客观两方面来将向心力引入物理教学当中，使学生能够正确分析此质点或是物体在运动时的受力情况。

1.1客观方面

    在对直线运动进行讨论时，若没有对物体造成合力的外力我们可根据其作用来进行命名。比如说利用绳子将一个小球吊住并让其做加速上升运动，那么由于绳子的拉力以及重力的共同作用就会产生一个合力，而且此合力就是让小球做向上加速运动的力。然而此时，我们不能将由绳子的拉力以及重力共同作用所产生的这个合力称做为“向上力”，而学生也不会认为小球之所以能做向上加速运动除了受到拉力及重力的影响之外，还受到了“向上力”的影响。同样的道理，若小球做减速上升运动时，我们也不会将拉力及重力的共同作用而产生的合力称为“向下力”。若是在对匀速圆周运动进行讨论时，我们则会将使物体或是质点出现加速运动的各种外作用力的合力称为“向心力”，此“向心力”在本质上类似于直线运动当中的“向上力”或是“向下力”，其是由于各种作用力而产生的一种合力，而并不是与其他作用力有着平等地位的外作用力[4]。如下图，用一段绳子将一个小球吊着，悬空并让小球在水平面上做匀速圆周运动。如图a，从图中我们可以看到，在这种情况下，作用于小球上的外作用力只有拉力和重力，而不存在其他性质的力。但此时是存在向心力的，此向心力就是指拉力，其是保持小球能在竖直平面内做圆周运动的力，如图b。接着让小球进行锥摆运动，如图c，我们就可看到向心力的存在，其不是独立于拉力及重力之外的某种力，而是由拉力及重力的共同作用而产生的一种合力。

1.2主观方面

    主观方面我们主要是站在物理概念的角度来进行分析。从物理概念的角度来看，质点或是物体在进行曲线运动的过程当中，推动质点或是物体进行运动的所有外作用力当中存在一个与运动方向相互垂直的分量。这个分力所起的作用主要是将质点或是物体的速率沿着路径的方向进行改变，但不会让其方向发生改变；而从另一方面来说，这个与运动方向相互垂直的分力又是使质点或是物体能够进行曲线运动的主要外作用力，正是由于这个分力，物体才会被推向一侧而进行路径的改变使其最终能做曲线运动。若作用于质点或是物体的所有外力所产生的合力与速度是保持垂直的，那么在此质点或是物体进行运动的过程当中还存在一个垂直加速度，其会将速度的方向进行改变，但不会让力的大小发生变化。这个由所有作用于质点或是物体所产生的合力就是我们所说的向心力。所以说，向心力其实质就是作用于质点或是物体上的所有外力所产生的合力们于法线上的分力，其不是独立于各种外作用力的某种力。因此，在分析质点或是物体的受力情况时，我们脑海当中一定要有力是由于物体之间的相互作用而产生的这个概念，在对每一个力进行分析时，都要分析力的出现是由于哪个物体对隔离体的作用而产生。这样在分析质点或是物体的受力情况时就不会另外纳入向心力了[5]。比如说一小球在空中做水平方向的圆周运动，此时作用于小球上的只有绳子的拉力及重力，而未受到其他力的作用，向心力只是由于重力及拉力共同作用所产合力其处于法线上的一个分量，不是独立存在的。

二、结语

    通过分析我们知道，其实向心力的概念很简单，其就犹如质点或是物体在做直线运动时，我们通常会在脑海中形成的一个“向上力”或是“向下力”，其最大的特点便是向心力不是独立于作用于质点或是物体以外的某种力，而是由作用于质点或是物体的外作用力而共同产生的合力。在质点或是物体进行圆周运动时，学生若想分析清楚质点或是物体的受力情况，就必须认识到向心力只是一个我们为了好叫、好理解一个合力的别称这一点，这样学生就能改正思路，正确分析运动时的质点或是物体的受力情况。

【参考文献】

[1]罗汉军.《向心力》教学设计[J].课外阅读：中旬.2011(10)

[2]王滨江,姜建伟.向心力定量分析演示仪[J].物理教师.2009(03)

[3]刘水莲.增加物理学习的向心力[J].实验教学与仪器.2011(05)

[4]傅定芳.关于向心力的讨论[J].技术物理教学.2011(01)

[5]薛丽娟.《向心力》教学设计[J].物理教学探讨：中学教学教研专辑.2012(12)