A-Level物理A2重難點(diǎn)早知道——圓周運(yùn)動(dòng)

上一次我們學(xué)習(xí)了動(dòng)量的兩大考點(diǎn)，分別是動(dòng)量守恒和沖量。

今天我們繼續(xù)學(xué)習(xí)力學(xué)部分的圓周運(yùn)動(dòng)。聯(lián)系到上一章的動(dòng)量守恒，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)最大的特點(diǎn)是速度的大小不變，速度的方向時(shí)刻發(fā)生改變，所以圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量（momentum， p=mv）是時(shí)刻發(fā)生改變的。

因此動(dòng)量守恒考察的范圍是直線運(yùn)動(dòng)（linear motion）而不是曲線運(yùn)動(dòng)。

圓周運(yùn)動(dòng)（circular motion）在生活中的例子不勝枚舉，如宇宙飛船繞著地球的運(yùn)動(dòng)，火車拐彎的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員扔鉛球時(shí)鉛球被甩出去之前的運(yùn)動(dòng)等。

這些運(yùn)動(dòng)都有共同的特征，質(zhì)點(diǎn)在以某點(diǎn)為圓心半徑為r的圓周上運(yùn)動(dòng)，即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)其軌跡是圓周的運(yùn)動(dòng)。而最常考也最簡(jiǎn)單的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)（uniform circular motion）。

我們需要明確幾個(gè)物理量來(lái)定量研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

角速度（angular velocity）

一個(gè)以弧度為單位的圓（一個(gè)圓周為2π,即：360度=2π),在單位時(shí)間內(nèi)所走的弧度即為角速度。公式為：ω=Ч/t(Ч為所走過(guò)弧度，t為時(shí)間）ω的單位為：弧度每秒。

線速度（linear velocity）

物體上任一點(diǎn)對(duì)定軸作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度稱為“線速度”(linear velocity)。它的一般定義是質(zhì)點(diǎn)（或物體上各點(diǎn)）作曲線運(yùn)動(dòng)（包括圓周運(yùn)動(dòng)）時(shí)所具有的即時(shí)速度。它的方向沿運(yùn)動(dòng)軌道的切線方向，故又稱切向速度。

周期（period）

勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種周期性運(yùn)動(dòng)，周期性指運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后又重復(fù)回到原來(lái)的位置，瞬時(shí)速度重復(fù)回到原來(lái)的大小和方向。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫做周期。

向心力（centripetal force）

向心力是當(dāng)物體沿著圓周或者曲線軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，指向圓心（曲率中心）的合外力作用力。“向心力”一詞是從這種合外力作用所產(chǎn)生的效果而命名的。這種效果可以由彈力、重力、摩擦力等任何一力而產(chǎn)生，也可以由幾個(gè)力的合力或其分力提供。
向心力計(jì)算公式

說(shuō)了這么多，圓周運(yùn)動(dòng)這一塊知識(shí)點(diǎn)你真的掌握了嗎？不妨來(lái)兩道真題小試牛刀吧？

IAL 2014.06的第2題選擇題和第16題的大題。

本文作者陳璐瑩A＋學(xué)院優(yōu)秀物理教師