2024-2025學年新教材高中物理第3章圓周運動第2節(jié)科學探究向心力教案2魯科版必修第二冊

PAGE1-第2節(jié)科學探究：向心力本節(jié)課是從動力學的角度探討勻速圓周運動的，這部分學問是本章的重點和難點，學好這部分學問，可以為后面的天體運動和帶電粒子在勻強磁場中的運動打好基礎。讓學生相識到“向心力不是一個新的性質(zhì)力，而是一個效果力”，也即讓學生初步學會分析向心力的來源。最終分析一般曲線運動和變速圓周運動中的向心力?！疚锢碛^念】理解向心力和向心加速度的概念，駕馭向心力和向心加速度的計算方法，精確相識向心力并能找出向心力?！究茖W思維】能用牛頓其次定律分析勻速圓周運動的向心力，通過實例相識向心力的作用及來源?！究茖W探究】在“探究影響向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”試驗過程中，熟識限制變量法的應用，提高科學探究的實力?！究茖W看法與責任】有主動將所學學問應用與日常生活的意識，能在合作中堅持自己的觀點；能體會物理學技術(shù)應用對日常生活的影響?！窘虒W重點】理解向心力、向心加速度的概念，駕馭向心力公式并能進行相關(guān)計算?！窘虒W難點】理解向心力是按作用效果命名的力，向心力的方向時刻在變更?！緦胄抡n】思索：做圓周運動的物體為什么不沿直線飛去而沿著一個圓周運動？【新課講授】一、向心力1.感受向心力與圓周運動取一根細線，一端系一小球，另一端固定住圖釘上，將圖釘固定在光滑木板上。（1）在細線松弛時輕彈小球，視察在細線伸直前，小球做什么運動？（2）加大彈擊力氣，使小球在運動過程中細線伸直，視察細線伸直后小球做什么運動？思索： ①細線的松弛或繃直使小球在受力上有什么差別？②是什么力變更了小球的運動方向，使小球做圓周運動？③你能從這個試驗中發(fā)覺圓周運動的受力與拋體運動有什么差別嗎？結(jié)論：（1）拉力變更了小球的運動方向，使它做圓周運動。（2）拉力始終與速度垂直，所以拉力不對小球做功，不變更小球的速度大小1、向心力做圓周運動的物體肯定受到指向圓心的力的作用，這個力就叫作向心力，符號：Fn2、方向：始終指向圓心（與v垂直或與半徑垂直），是變力。3、向心力的作用只變更線速度的方向，不變更速度的大小。思索：向心力是不是一種新的性質(zhì)力？即向心力是不是與重力、彈力、摩擦力一樣都是依據(jù)某種性質(zhì)來命名的力？Fn＝FfF合＝F引＝FnFn＝FN+mg由這三個例子可知：向心力是依據(jù)效果命名的力，并不是物體額外受到的一個力；受力分析時,不能多出一個向心力。4、向心力的來源（1）物體做勻速圓周運動時：物體所受的合力供應了物體所需的向心力，即勻圓運動物體的合外力肯定指向其圓運動的圓心。（可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)力的合力）思索：假如做圓周運動的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運動嗎？（引出對非勻速圓周運動的分析）速度增大的圓周運動速度減小的圓周運動切向力Ft：垂直半徑方向的合力變更速度的大小向心力Fn：沿著半徑（或指向圓心）的合力變更速度的方向結(jié)論:當做圓周運動的物體所受的合力不指向圓心時，物體做變速圓周運動。（2）物體做非勻速圓周運動時：向心力由沿半徑方向的合力供應。思索：向心力的大小與什么因素有關(guān)？二、探究影響向心力大小的因素【感受向心力的影響因素】用細繩連接的鋼球、木球各一個，拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運動。分別變更轉(zhuǎn)動的快慢、細繩的長短做幾次試驗。思索：向心力的大小與哪些因素有關(guān)？猜想：【探究影響向心力大小的因素】1、試驗器材：向心力演示器、兩個質(zhì)量相同的鋼球和一個質(zhì)量小的鋁球。2、向心力演示器的構(gòu)造勻速轉(zhuǎn)動手柄1、變速塔輪2和3、長槽4和短槽5、橫臂6、彈簧測力套筒7、標尺8。3、原理：勻速轉(zhuǎn)動手柄，使變速塔輪以及長槽和短槽和槽內(nèi)的小球隨之勻速轉(zhuǎn)動，使小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂的擋板對小球的壓力供應。球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒下降，從而露出標尺。依據(jù)標尺上露出的紅白相間等分標記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值。4、試驗方法：限制變量法當m,r肯定時，F(xiàn)與ω的關(guān)系；當r,w肯定時，F(xiàn)與m的關(guān)系；當m,w肯定時，F(xiàn)與r的關(guān)系5、試驗步驟（1）把兩個質(zhì)量不同的小球分別放在長槽和短槽上，調(diào)整塔輪上的皮帶和小球在位置，使兩球的轉(zhuǎn)動半徑和角速度都相同。轉(zhuǎn)動手柄，視察向心力的大小與質(zhì)量的關(guān)系。（2）換兩個質(zhì)量相同的小球，使兩球的角速度相同。再增大長槽上小球的轉(zhuǎn)動半徑，使兩球的轉(zhuǎn)動半徑不同。轉(zhuǎn)動手柄，視察向心力的大小與半徑的關(guān)系。（3）若要探討向心力的大小，請依據(jù)你設計的試驗步驟操作。6、數(shù)據(jù)處理（1）其他條件相同的條件下，質(zhì)量越大，套桶露出標度的格數(shù)越多，即向心力越大。（2）其他條件相同的條件下，角速度越大，套桶露出標度的格數(shù)越多，即向心力越大。（3）其他條件相同的條件下，半徑越大，套桶露出標度的格數(shù)越多，即向心力越大。7、試驗結(jié)論精確試驗證明:物體做圓周運動，須要的向心力與物體質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。公式1：F＝mrω2依據(jù)推導向心力的另一表達式：公式2：三、向心加速度勻速圓周運動是變速曲線運動運動狀態(tài)變更肯定存在加速度定義：由向心力產(chǎn)生的加速度稱為向心加速度。思索：（1）向心加速度方向如何？向心加速度的方向與向心力的方向一樣，始終指向圓心（2）向心加速度的大小如何表示？依據(jù)牛頓其次定律和向心力公式，可得小結(jié)：勻速圓周運動是加速度方向不斷變更的變加速運動?！就卣挂徊健吭O做勻速圓周運動的物體的線速度的大小為v軌跡半徑為r。經(jīng)過時間△t，物體從A點運動到B點。嘗試用v、