高一物理力和运动知识点（浅谈高一物理的运动和力）

包括匀速圆周运动和变速圆周运动，运动轨迹为圆，这里匀速和变速，指的是速度大小。速度方向一直在变化。速度分为线速度和角速度，线速度方向为圆的切线方向。对于匀速圆周运动，所受合力为指向圆心的向心力，该力只改变速度方向。对于变速圆周运动，受到向心力和切线方向的力共同作用，其中切线方向的力改变线速度的大小。

如果物体要做圆周运动，就需要有向心力，因为基于牛顿第一定律，力是运动状态改变的原因，圆周运动一直在改变运动方向，向心力是改变运动方向的原因。

圆周运动公式不多，但物理意义理解起来，却比平抛运动要难一些。

因而要学好圆周运动，需要整理理解物理意义，不然总会模模糊糊，遇到复杂的场景就会无法分析。

之前力改变运动状态，基本都是改变速度大小，力越大，速度大小改变越快。

对于圆周运动，速度改变的是方向，且速度越大，即转动的越快，速度方向改变的越快。向心力是改变速度方向的，所以速度方向改变越快，所需的向心力越大。这个和我们平时玩的时候甩动一个东西的感受是一致的。

但向心力和半径的关系，则不是独立的，需要和速度一起考虑，不能有半径越大向心力越大之类的说法。

一般分析向心力时，不考虑阻力，即匀速圆周运动。如果考虑阻力时，就有了一个沿切线和线速度方向相反的力，会使转速下降，同时向心力也会变小。而如果有个动力，即一个沿切线和线速度方向相同的力，会使转速上升，同时向心力也会变大。此时合力F如下图所示。

在做向心力分析时，需要明白那个力或哪几个力真正提供了向心力，哪些力其实没有提供向心力或者起了反作用。

比如下面这个图：

向心力是由拉力F提供的，重力和向心力垂直，拉力F需要有向上的分力平衡重力。

在下面汽车过桥面时，重力提供向心力，这是对桥面的压力会变小，可见力不能一心二用，用于改变运动方向，就不能在施加压力给桥面了。

对于空间站或飞船中的失重情况，和桥面类似，因为人受到的重力都用于向心力，就无法对空间站地板产生压力，也就可以飘起来了，所以重力不能一心二用。

至于离心运动，是因为向心力不足，无法足够快的改变运动方向，导致物理沿切线方向飞出去或慢慢远离圆心，无法保持圆周运动。

做圆周运动的题目，第一是要找到那个圆形运动轨迹，以及圆心和半径。第二是要分析研究对象受力的合力作为向心力。

下面看一个题目。

分析：

这道题主要是考的是对自行车绕圈运动的受力模型建立，

首先找到那个圆。 这个要建立一个空间想象，圆和圆心在过运动员重心与地面平行的平面上，因而向心力也和地面平行。向心力水平向右，指向圆心。

第二做受力分析。需要建立坐标系，以及研究对象受到哪些力的作用。

受力分析及坐标系建立如下图：

对于第一问，因为没有摩擦力，即向心力全由支持力N提供，mg被N的向上分力平衡，没有起到提供向心力的作用。

这个比较容易做。

第二问，因为速度大于第一问的得到的速度，即向心力不能只靠N提供，自行车有向外做离心运动的趋势，需要有摩擦力帮忙，因而，会有一个向内的摩擦力，其水平分量提供向心力。这样，做上图中的坐标系，N的向上分力平衡f的向下分力和mg，N和f的水平分力提供向心力。这样，就可以联立两个方程，进行求解。

这一问关键是要理解这种场景，自行车速度过快可能会向外漂移的情况，从而理解摩擦力的产生原因。

所以，物理和数学的不同，在于要理解实际物理环境的各种因素，就像失重情况的理解，如果不细心思考和体会，是很难真正理解清楚的。

因而，学好物理，不仅仅要明白原理，还要理解不同场景的物理环境，这就要多做题并消化吸收才行。