向心力學(xué)案 優(yōu)秀公開(kāi)課

第23課時(shí)：向心力（1）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解向心力的概念，知道向心力的大小與哪些因素有關(guān)。2．理解公式的確切含義，并能用來(lái)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3．學(xué)會(huì)分析做圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力的來(lái)源，分析向心力的作用效果。4．通過(guò)向心力的分析來(lái)研究生活中的物體的圓周運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)熱愛(ài)生活的情趣?！窘滩慕庾x】1．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體為什么不沿直線(xiàn)飛出去而是沿著一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)？這是因?yàn)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)的物體受到了力的作用。做圓周運(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。這個(gè)力叫做向心力。2．向心力的作用效果是什么？向心力是產(chǎn)生向心加速度的力，它的方向始終指向圓心，以不斷改變物體的速度方向，維持物體做圓周運(yùn)動(dòng)。3．向心力是一種特殊的力嗎？向心力不是按照性質(zhì)命名的，它是按照力的作用效果命名的。向心力可以由某一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的合力提供，甚至可以由某一個(gè)力的分力提供，這要根據(jù)物體受力的實(shí)際情況判定。在分析做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí)，切不可在物體受到的實(shí)際力（如重力、彈力、摩擦力）外再添加一個(gè)向心力。4．向心力的大小與哪些因素有關(guān)？根據(jù)牛頓第二定律和得：向心力大小：方向：總是指向圓心，時(shí)刻在變作用效果：產(chǎn)生向心加速度，只改變速度方向，不改變速度大小5．勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力是恒力嗎？⑴勻速圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：線(xiàn)速度大小恒定，角速度、周期、頻率都是恒定不變的，向心加速度和向心力大小不變，方向始終指向圓心。⑵性質(zhì)：是速度大小不變而速度方向時(shí)刻在變化的變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而且是加速度大小不變，方向在時(shí)刻變化的變加速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。⑶勻速圓周運(yùn)中向心力特點(diǎn)：由于物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，僅是速度方向變化而速度大小不變，故僅存在向心加速度。因此向心力就是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力。⑷物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件：質(zhì)點(diǎn)具有初速度，并且始終受到跟線(xiàn)速度方向垂直、時(shí)刻指向圓心、大小恒定的合外力（即向心力）的作用。⑸一個(gè)物體不論在哪個(gè)平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其合外力在任何時(shí)刻必定指向圓心，且大小不變?！景咐饰觥坷保鱿旅鎺追N情況中作圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心力的來(lái)源：rr物塊隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)漏斗內(nèi)壁光滑AB圖6－7－1解析：對(duì)作圓周運(yùn)動(dòng)的各物體進(jìn)行受力分析，分析是什么力充當(dāng)向心力：隨圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的物塊的向心力是圓盤(pán)對(duì)物塊的靜摩擦力；漏斗內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)的小球的向心力是小球受的重力和漏斗壁對(duì)它彈力的合力；作擺動(dòng)的小球的向心力是它所受重力法向分力和繩子拉力的合提供?？偨Y(jié)：向心力不是按照性質(zhì)命名的，它是按照力的作用效果命名的。向心力可以由某一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的合力提供，甚至可以由某一個(gè)力的分力提供，這要根據(jù)物體受力的實(shí)際情況判定。圖6－7－2mMαβ２ll例2．質(zhì)量分別為M和m的兩個(gè)小球，分別用長(zhǎng)2l圖6－7－2mMαβ２llA．B．C．D．解析：分析任一小球的運(yùn)動(dòng)情況，如質(zhì)量為m的球被長(zhǎng)為l的βmgl圖6－7－3βmgl圖6－7－3因M、m兩球是拴在同一轉(zhuǎn)軸上，故兩球角速度相等，ωＲωＲ圖6－7－4，所以A選項(xiàng)正確。例3．如圖6-7-4所示，半徑為R的圓筒繞軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體m與圓筒壁的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，設(shè)f靜max=f滑，為使m不下滑，ω至少為多大？解析：小物塊在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由墻壁對(duì)它的彈力FN提供，豎直方向必須滿(mǎn)足f靜＝mg，根據(jù)題設(shè)有：f靜max=f滑=μFN，且FN=mω2R，得ω≥【知識(shí)鏈接】隨著物理知識(shí)的增多，科內(nèi)綜合性逐漸加強(qiáng)，到現(xiàn)在所學(xué)的知識(shí)為止，圓周運(yùn)動(dòng)中綜合性問(wèn)題基本類(lèi)型有：1.圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合；2.圓周運(yùn)動(dòng)與平衡問(wèn)題綜合；3.圓周運(yùn)動(dòng)中的功能問(wèn)題；4.以后還會(huì)有圓周運(yùn)動(dòng)與天文地理，圓周運(yùn)動(dòng)與動(dòng)量等等。在綜合性問(wèn)題中，每一部分的問(wèn)題用其特有的辦法去分析，然后根據(jù)它們之間的聯(lián)系將其綜合起來(lái)，解決待解決的問(wèn)題?！灸繕?biāo)達(dá)成】1．在水平轉(zhuǎn)盤(pán)上放一小木塊，木塊與轉(zhuǎn)盤(pán)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而不相對(duì)滑動(dòng)，則木塊受到的力為（）重力、彈力、指向圓心的摩擦力重力、彈力、背向圓心的摩擦力和指向圓心的向心力重力、彈力、與木塊運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力與向心力重力、彈力2．關(guān)于向心力的說(shuō)法中正確的是（）物體必須在有力提供向心力的作用情況下才可能做圓周運(yùn)動(dòng)向心力是指向圓心方向的合力，是根據(jù)力的效果命名的向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力，也可以是其中某一種力或某一種力的分力向心力只改變物體運(yùn)動(dòng)的方向，不改變物體運(yùn)動(dòng)的快慢3．一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，其速度處處不為零，則（）任何時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)受到的合外力一定不為零 任何時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的加速度一定不為零質(zhì)點(diǎn)速度大小一定不斷變化質(zhì)點(diǎn)速度方向一定不斷變化4．兩個(gè)質(zhì)量不等的小球A和B，固定在輕質(zhì)細(xì)桿的兩端，已知A球質(zhì)量大于B球質(zhì)量，以桿上O點(diǎn)為支點(diǎn)，A、B恰好平衡，現(xiàn)以通過(guò)O點(diǎn)的垂直線(xiàn)為轉(zhuǎn)軸，使小球A、B在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（）小球A受到的向心力比小球B的大兩球受到的向心力相等rωrω圖6－7－5兩球的角速度相等5．如圖6-7-5所示，小物塊在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若剪斷細(xì)線(xiàn)后，小物塊將：繼續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向圓心靠近做半徑逐漸變大的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)rω圖6－7－66．一個(gè)圓盤(pán)在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是4rad/s。盤(pán)面上距圓盤(pán)中心rω圖6－7－6求物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受向心力的大小。于物體的向心力，甲、乙兩人有兩種不同意見(jiàn)：甲認(rèn)為該向心力等于圓盤(pán)對(duì)物體的靜摩擦力，指向圓心；乙認(rèn)為物體有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，靜摩擦力方向，即向后，而不是和運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此向心力不可能是靜摩擦力。你的意見(jiàn)是什么？說(shuō)明理由。7．一根原長(zhǎng)為l0＝的輕彈簧，一端拴住質(zhì)量為m=的小球，以另一端為圓rω圖6－7－7心在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖6-7-7所示，角速度為rω圖6－7－7【拓展提高】圖6－7－8ＡＢ8．如圖6-7-8所示，在光