安徽省長(zhǎng)豐縣高中物理第五章曲線運(yùn)動(dòng)5.7向心力教案新人教版必修2

1、5.7 向心力項(xiàng)目?jī)?nèi)容課題5.75.7 向心力修改與創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)1 1、 知識(shí)與技能（1 1 ）理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義；（2 2）知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算；（3 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 2、 過(guò)程與方法（1 1）通過(guò)用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)來(lái)了解向 心力的大小與哪些因素有關(guān)，并具體“做一做”來(lái)理解公式的含義。九* * 99（2 2）進(jìn)一步體會(huì)力是產(chǎn)生加速度的原因，并通過(guò)牛頓第二定律來(lái)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 3、 情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1 1 ）在實(shí)驗(yàn)中

2、，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的習(xí)慣并提高分析問(wèn)題、解決 問(wèn)題的能力。（2 2 ）感受成功的快樂(lè)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興 趣。Orf L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r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(cè)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(guò)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?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)物體做圓周2運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征向心力。(二)新課教學(xué)1 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(wèn)題：(1)舉出幾個(gè)物體做

3、圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，說(shuō)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)/ X X 式。 二 J J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J J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)冋學(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SQF出來(lái)。向心力表達(dá)式： F FN=mv/r=mv

4、/r , , F FN=mrw=mrwzLzLf2、 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(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)器材有哪些？(2)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理，怎樣達(dá)到驗(yàn)證的目的？(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)量哪些物理量，記錄哪些數(shù)據(jù)？I JI C j1 .3（4 4）實(shí)驗(yàn)過(guò)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(wèn)題，找學(xué)生代表發(fā)言，聽(tīng)取學(xué)生的見(jiàn) 解，點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。交流與討論：實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，多項(xiàng)測(cè)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(guò)實(shí)驗(yàn)還 體會(huì)到，向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那

5、樣具有某種 性質(zhì)的力來(lái)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6.76.7 1 1 所示，讓小球在剛好要離開(kāi)錐面的情況下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，我認(rèn)為利用該 裝置可以使測(cè)量值減少誤差。課堂訓(xùn)練說(shuō)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 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 2 ）火星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力是什么力提供的？（3 3）在圓盤(pán)上放一個(gè)小物塊，使小物塊隨圓盤(pán)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(shuí)提供？ 參

6、考答案（1 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(lái)提4供。(2)解析：火星和太陽(yáng)間的萬(wàn)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，靜摩擦力提 供向心力。3 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(guò)掄繩子來(lái)調(diào)節(jié)沙袋速度的大小，這就給我們帶來(lái)一個(gè)疑問(wèn)：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)

7、我還沒(méi)有搞清)法進(jìn)行簡(jiǎn)化處理？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材并結(jié)合課本圖6.76.7 4 4 的對(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5囹6*7-2說(shuō)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 6.76.7 3 3 所示，水平轉(zhuǎn)盤(pán)的中心有個(gè)豎直小圓筒， 質(zhì)量為 m m 的物體 A A 放在轉(zhuǎn)盤(pán)上，A A 到豎直筒中心的距離為 r r， 物體 A A 通過(guò)輕繩、無(wú)摩擦的滑輪與物體月相連，月與A A 質(zhì)量相同。物體 A A 與轉(zhuǎn)盤(pán)問(wèn)的最大靜摩擦力是正壓力的倍，則轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度在什么范圍內(nèi)，物體A A 才能隨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)？(1

8、(1)如圖 6.76.7 2 2 所示，在光滑的水平面上釘兩個(gè)釘子A A 和 B,B,相距 20cm20cm 用一根長(zhǎng) 1 1 m m 的細(xì)繩，一端系一個(gè)質(zhì)量為0.50.5 kgkg的小球，另一端固定在釘子A A 上開(kāi)始時(shí)球與釘子AB B 在一條直線上，然后使小球以 2 2 m m/s s 的速率開(kāi)始在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若繩斷所經(jīng)歷的時(shí)間是多少?提示發(fā)表自己的見(jiàn)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)練圖氐八46閨6. 7 - 3說(shuō)明：根據(jù)向心力公式，解題的關(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 6.76.7 4 4 所示，在質(zhì)量

9、為 M M 的電動(dòng)機(jī)上，裝有質(zhì)量 為 m m 的偏心輪，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為3,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(guò)程中，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的最大壓力多 大？圖6.7-47課外訓(xùn)練(1 1)如圖 6.76.7 5 5 所示，一圓盤(pán)可以繞一個(gè)通過(guò)圓盤(pán)中心且垂直于盤(pán)面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤(pán)上放置一木塊，當(dāng)圓盤(pán)勻A.A. 木塊受到圓盤(pán)對(duì)它的摩擦力，方向背離圓盤(pán)中心B.B. 木塊受到圓盤(pán)對(duì)它的摩擦力.方向指向圓盤(pán)中心C C因?yàn)槟緣K與圓盤(pán)一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以它們之間沒(méi)有摩擦力D D因?yàn)槟Σ亮偸亲璧K物體運(yùn)動(dòng)的，所以木塊受到圓盤(pán)對(duì)它的摩擦力的方向與木塊運(yùn)動(dòng)方向

10、相反(2)一個(gè) 2.0kg2.0kg 的物體在半徑是 1.61.6 m m 的圓周上以 4 4 m m/s s 的速率運(yùn)動(dòng)，向心加速度為多大 ？所需向心力為多大？x YX(3)太陽(yáng)的質(zhì)量是1 1. 98X1098X1030kgkg，它離開(kāi)銀河系中心大約3 312萬(wàn)光年(1(1 光年：9 9. 46X1046X10 km)km),它以 250km250km/s s 的速率繞著銀 河系中心轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì)算太陽(yáng)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.A. 若線速度越大，則周期一定越小B.B. 若角速度越大，則周期一定越小C.C. 若半徑越大，則周期一定越大

11、D.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(zhǎng)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()()8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)9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 6)如圖 6.7-66.7-6 所示，線段OA=2AB,2AB, A A、B B 兩球質(zhì)量相等。當(dāng)它們繞 0 0 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？q 6.7-66.7-6參考答案1 1. . B B 2 2 . 10m/10m/ s s22020 N N 3 3 . . 4.364.36X10102ON N 4 4 . . B B5 5.線長(zhǎng)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