高中物理曲線運(yùn)動(dòng)5.7向心力教案新人教版必修

1、5.7向心力項(xiàng)目內(nèi)容課題5.7向心力修改與創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義；（2）知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能用來進(jìn)行計(jì)算；（3）知道在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力和向心加速度。2、過程與方法（1）通過用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)來了解向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并具體“做一做”來理解公式的含義。（2）進(jìn)一步體會(huì)力是產(chǎn)生加速度的原因，并通過牛頓第二定律來理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)、變速圓周運(yùn)動(dòng)及一般曲線運(yùn)動(dòng)的各自特點(diǎn)。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的習(xí)慣并提高分析問題、解決問題的能力。（2）感受成功的快樂，體會(huì)實(shí)

2、驗(yàn)的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：體會(huì)牛頓第二定律在向心力上的應(yīng)用；明確向心力的意義、作用、公式及其變形。教學(xué)難點(diǎn)：圓錐擺實(shí)驗(yàn)及有關(guān)物理量的測量；如何運(yùn)用向心力、向心加速度的知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件、圓錐擺等實(shí)驗(yàn)設(shè)備教學(xué)過程（一）新課導(dǎo)入前面兩節(jié)課，我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，知道了如何描述圓周運(yùn)動(dòng)，這節(jié)課我們再來學(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征向心力。（二）新課教學(xué)1、向心力請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材“向心力”部分，思考并回答以下問題：（1）舉出幾個(gè)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，說明這些物體為什么不沿直線飛去。（2）用牛頓第二定律推導(dǎo)出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力表達(dá)式。認(rèn)真閱讀

3、教材，列舉并分析實(shí)例，體會(huì)向心力的作用效果，并根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力表達(dá)式。交流與討論請(qǐng)同學(xué)們交流各自的閱讀心得并進(jìn)行相互間的討論。圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，有加速度，故做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到力的作用，而我們知道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個(gè)加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力的作用，這個(gè)合力叫做向心力，下面請(qǐng)同學(xué)們把剛才由牛頓第二定律推出的向心力的表達(dá)式展示出來。向心力表達(dá)式：FN=mv2/r , FN=mr22、實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)與探究：請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材“實(shí)驗(yàn)”部分，思考下面的問題：（1）實(shí)驗(yàn)器材有哪些？（2）簡述實(shí)驗(yàn)原理

4、，怎樣達(dá)到驗(yàn)證的目的？（3）實(shí)驗(yàn)過程中要注意什么？如何保證小球在水平面內(nèi)做穩(wěn)定的圓周運(yùn)動(dòng)，測量哪些物理量，記錄哪些數(shù)據(jù)？（4）實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生誤差的原因主要有哪些？認(rèn)真閱讀教材，思考問題，找學(xué)生代表發(fā)言，聽取學(xué)生的見解，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。交流與討論：實(shí)驗(yàn)的過程中，多項(xiàng)測量都是粗略的，存在較大的誤差，用兩個(gè)方法得到的力并不嚴(yán)格相等。通過實(shí)驗(yàn)還體會(huì)到，向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣具有某種性質(zhì)的力來命名的，它是效果力，是按力的效果名的，在圓錐擺實(shí)驗(yàn)中，向心力是小球重力和細(xì)線拉力的合力，還可以理解為是細(xì)線拉力在水平面內(nèi)的一個(gè)分力。我有一個(gè)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖6.71所示，讓小球在剛好要離開錐面的情況

5、下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，我認(rèn)為利用該裝置可以使測量值減少誤差。課堂訓(xùn)練說明以下幾個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例中向心力是由哪些力提供的？（1）繩的一端拴一小球，手執(zhí)另一端使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？（2）火星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力是什么力提供的？（3）在圓盤上放一個(gè)小物塊，使小物塊隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，分析小物塊受幾個(gè)力，向心力由誰提供？參考答案（1）解析：小球受重力、支持力、繩的拉力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由于豎直方向小球不運(yùn)動(dòng)，故重力、支持力合力為零，那么水平方向上的勻速圓周運(yùn)動(dòng)由水平面上的繩的拉力來提供。（2）解析：火星和太陽間的萬有引力提供火星運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力。（3）解析：小物塊受重力、支持力和靜摩擦力，靜

6、摩擦力提供向心力。3、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)在剛才“做一做”的實(shí)驗(yàn)中，我們可以通過掄繩子來調(diào)節(jié)沙袋速度的大小，這就給我們帶來一個(gè)疑問：難道向心力能改變速度的大小嗎？為什么？（不能。因?yàn)槲覄偛抛鰧?shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我的手保持不動(dòng)時(shí)，沙袋的速度并不能改變，只有當(dāng)我的手在動(dòng)時(shí)，沙袋的速度才能改變，所以不能。但具體細(xì)節(jié)我還沒有搞清）對(duì)于做一般曲線運(yùn)動(dòng)的物體，我們可以用怎樣的分析方法進(jìn)行簡化處理？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材并結(jié)合課本圖6.74的提示發(fā)表自己的見解，同時(shí)再與剛才研究的變速圓周運(yùn)動(dòng)去進(jìn)行對(duì)比。課堂訓(xùn)練（1）如圖6.72所示，在光滑的水平面上釘兩個(gè)釘子A和B，相距20cm用一根長1 m的細(xì)繩，一端系一個(gè)質(zhì)

7、量為0.5 kg的小球，另一端固定在釘子A上開始時(shí)球與釘子A、B在一條直線上，然后使小球以2 ms的速率開始在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若繩子能承受的最大拉力為4 N，那么從開始到繩斷所經(jīng)歷的時(shí)間是多少？說明：需注意繩磋釘子的瞬間，繩的拉力和速度方向仍然垂直，球的速度大小不變，而繩的拉力隨半徑的突然減小而突然增大。（2）如圖6.73所示，水平轉(zhuǎn)盤的中心有個(gè)豎直小圓筒，質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上，A到豎直筒中心的距離為r，物體A通過輕繩、無摩擦的滑輪與物體月相連，月與A質(zhì)量相同。物體A與轉(zhuǎn)盤問的最大靜摩擦力是正壓力的倍，則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度在什么范圍內(nèi)，物體A才能隨盤轉(zhuǎn)動(dòng)？說明：根據(jù)向心力公式，解題

8、的關(guān)鍵是分析做勻速田用運(yùn)動(dòng)物體的受力情況；明確哪些力提供了它需要的向心力。（3）如圖6.74所示，在質(zhì)量為M的電動(dòng)機(jī)上，裝有質(zhì)量為m的偏心輪，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，當(dāng)飛輪重心在轉(zhuǎn)軸正上方時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的壓力剛好為零，則飛輪重心離轉(zhuǎn)軸的距離多大?在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的最大壓力多大？課外訓(xùn)練（1）如圖6.75所示，一圓盤可以繞一個(gè)通過圓盤中心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤上放置一木塊，當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，木塊隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)，那么( )A.木塊受到圓盤對(duì)它的摩擦力，方向背離圓盤中心B.木塊受到圓盤對(duì)它的摩擦力方向指向圓盤中心C.因?yàn)槟緣K與圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它們之間沒有摩擦力D.因?yàn)槟Σ亮?/p>

9、總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的，所以木塊受到圓盤對(duì)它的摩擦力的方向與木塊運(yùn)動(dòng)方向相反（2）一個(gè)2.0kg的物體在半徑是1.6 m的圓周上以4 ms的速率運(yùn)動(dòng)，向心加速度為多大?所需向心力為多大?（3）太陽的質(zhì)量是198X1030kg，它離開銀河系中心大約3萬光年(1光年：946X1012km)，它以250kms的速率繞著銀河系中心轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算太陽繞銀河系中心轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力？（4）關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期大小，下列判斷正確的是( )A.若線速度越大，則周期一定越小B.若角速度越大，則周期一定越小C.若半徑越大，則周期一定越大D.若向心加速度越大，則周期一定越大（5）線的一端系一個(gè)重物，手執(zhí)線的另一端使重物在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，線長易斷，還是線短易斷？為什么？如果重物運(yùn)動(dòng)時(shí)系線被桌上的一個(gè)釘子擋住，隨后重物以不變的速率在系線的牽引下繞釘子做圓周運(yùn)動(dòng)，系線碰釘子時(shí)釘子離重物越遠(yuǎn)線易斷?還是離重物越近線易斷？為什么？（6）如圖6.7-6所示，線段OA2AB，A、B兩球質(zhì)量相等。當(dāng)它們繞O點(diǎn)在光滑的水平桌面上以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線段的拉力之比為多少？參考答案 1B 210ms2 20 N 34.36×1020 N 4B5線長易斷，因?yàn)檗D(zhuǎn)速相同時(shí)，由向心力公式知，半徑越大，所需向心力越大越近易斷，因?yàn)榫€速度相同時(shí)，由向心力公式