圆周运动最高点的受力情况分析

2014年08月23日，分类：高中物理研究；标签归档: 物理百科

运河中学马上就要开学，而且有可能很快有考试，为了帮助学生应对这次考试，我们授课进度有所加快，课本上的基础知识复习并不是特别到位，只是将一些最关键的公式与应用做了总结。

在这里，我在把圆周运动最常考的一类问题做一个归纳，即圆周运动最高点的受力情况分析。

在高考物理题中，我们经常遇到这样的描述：“物体恰好运动到圆周的最高点”，“物体刚好能通过圆周的最高点”，这话句话是什么意思呢？笔者在这里做一个分析。

首先，我们必须知道圆周运动的一个基础：受到向心力的作用。任何做圆周运动的物体（不管是否匀速）都必须受到一个向心力的作用，这个向心力是其他里的综合效果。

在不同的外在情况下，受力情况是不一样的，比如绳子拉力和杆件作用力下的情况就不同，因为绳子只能提供拉力，而杆件既能够提供拉力，也可以提供张力（支持力）。

我们来看如下的4种特殊圆周运动情况及其结论：

（1）外圆弧轨道通过最高点

圆周运动

刚好通过最高点时，C点弹力为零；完全由重力提供向心力：F向=mg=m*v*ω；可以通过运算计算出C点的最小速度为√gR；否则物体会在半路掉下来。

（2）绳子作用下通过最高点

圆周运动

在最高点A点，绳子拉力（弹力）为零，完全由重力提供向心力：F向=mg=m*v*ω；这时A点的最小速度依然为√gR；否则物体会在半路掉下来。

（3）杆件作用下通过最高点

杆件下的圆周运动

在最高点杆件作用力大小等于mg，向心力为零，合外力为零，此时v=0；F杆=mg，方向向上。最高点最小速度v=0；

（4）内外侧圆弧轨道通过最高点

圆周运动

内圆轨道支持力（弹力）与重力平衡，与（3）一致，向心力为零，合外力为零，此时v=0；F杆=mg，方向向上。最高点最小速度v=0；

看懂不难，能够记在心里，在考场上运用自如，除了多看几遍外，还要结合一些物理题来夯实。（文/王尚）

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