2匀速圆周运动的向心力和向心加速度导学案

1、2 2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度 第一课时 班级 姓名 学习目标： 1 知识与技能 （1）知道向心力，通过实例认识向心力的作用及向心力的来源 （2）通过实验理解向心力的大小与哪些因素有关系，能运用向心力公式进行计算。 （3）知道向心加速度及其公式，能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加 速度。 2 过程与方法 （1）在老师的引导下，通过学生对实例的分析讨论得出圆周运动的受力特点及其大小与哪 些因素有关。 （ 2）利用控制变量法设计实验方案，进行实验探究向心力大小的计算，确定向心力大小的 计算公式。 （3）通过例题练习，利用向心力公式和向心加速度公式解决实际问题。 3 情感态

2、度与价值观 （1）经历向心力和向心加速概念规律的形成过程，大胆发表自己对相关问题的认识，培养 学生思维能力、表达能力。 （2）亲历向心力大小规律的探究过程，培养学生科学的态度、实验操作能力、合作能力、 数据分析处理能力。体验探索成功的喜悦。 的价值观。 学习重点 ： 学习难点： 学习过程 3）通过利用向心力知识对现实问题的分析，感受物理规律对生活的指导意义，培养科学 向心力概念的建立和大小规律的得出。 圆周运动向心力的来源。 阅读 25 页“活动”回答相关问题 学点一： 感受向心力 如图 1，用绳拉着一个小钢球在光滑桌面上尽可能做匀速 圆周运动。 忽略桌面与 小球间的摩擦力 ，对小球进行受力分

3、析 图1 （1）小球所受合外力由什么力提供？ （ 2）加快小球运动速度，手有什么感觉？为什么？ （ 3）做圆周运动的小球所受合外力在方向上有什么特点？ （3）如果松开绳子，会有什么现象发生？ 2、向心力定义 物体做匀速圆周运动就是因为受到与线速度方向 、沿半径指向 的合外力的作用。由于该合外力的方向始终指向圆心，故我们形象的称其为向心力。 说明：（ 1）物体要做圆周运动，都需要。做匀速圆周运动的物体，合外力 方向指向 ，这个指向 的合外力提供物体做圆周运动所需要的向心力。 （ 2）向心力的实质就是做圆周运动的物体受到的指向圆心的合外力。作用是：只改 变速度的 ，不改变速度的 。它是根据力的效果

4、命名的，是效果力，不 是一种新的性质的力，在受力分析时不能重复考虑。 小试牛刀 请对以下做圆周运动物体进行受力分析，找出向心力的来源。 1.提供向心力的是 : 2.提供向心力的是 : 3.提供向心力的是 :4.提供向心力的是 : 学点二、探究与分析向心力的大小 1、提出问题 向心力的大小与哪些因素有关？ 2、猜想： 3 、实验验证： 方法： 器材：向心力演示器 皮带轮问题有关知识： 同一皮带上及接触的各点 相同； 共轴轮上的各点 相同； 其它用 推导 研究对象 控制不变量 实验现象 结论：影响向心力的因素有 4、进一步精确的定量实验可证明， （1）m、不变， F 向与 r 成； （2）r、不变

5、， F向与 m 成； （3）m、r 不变， F 向与2 成 公式形式： F 向= 将 v 代入上式，可得F 向 = r 【典型例题】 例 1 关于向心力，以下说法中不正确的是 （ ） A 是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力 B 向心力就是做圆周运动的物体所受的合力 C向心力是线速度变化的原因 D只要物体受到向心力的作用，物体就做匀速圆周运动 例 2 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。 若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动，下列说法正确的是（ ） A 物体所受弹力增大，摩擦力也增大B 物体所受弹力增大，摩擦力减小 C 物体所受弹力减小，摩擦力减小D物体

6、所受弹力增大，摩擦力不变 ，A 的质量是 2m， 例 3 ） 例 3 如图所示， A 、 B 、C 三个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为 B和C的质量均为 m，A、B离轴为 R，C离轴为 2R。当圆台旋转时， 则（ A若 A、B、C均未滑动，则 C 的向心加速度最大 B若 A、B、C 均未滑动，则 B的摩擦力最小 C当圆台转速增大时， B 比 A 先滑动 D 圆台转速增大时， C 比 B 先滑动 例 4 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质 量相同的小球 A 和 B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。 则下列说法正确的是（ ） A 球 A

7、 的线速度必定大于球 B 的线速度 B 球 A 的角速度必定小于球 B 的角速度 C球 A 的运动周期必定小于球 B 的运动周期 D球 A 对筒壁的压力必定大于球 B对筒壁的压力 例 5 长为 L 的细线，拴一质量为 m 的小球，一端固定于 例 4 ） O 点。让其在水平面内做匀速圆周 运动 （ 这种运动通常称为圆锥摆运动 ），如图所示。当摆线 L 与竖直方向的夹角是 时，求： （1） 线的拉力 F ； （2） 小球运动的线速度的大小； （3） 小球运动的角速度及周期。 例 5 ） 课堂练习】 D角速度 1在匀速圆周运动中，下列物理量不变的是（） A 向心加速度B线速度C 向心力 2下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是 B 物体所受的合外力提供向心力 D向心力的大小直在变化 A 物体除其他的力外还要受到个向心力的作用 C向心力是一个恒力 3下列关于向心力的说法中正确的是（） A 物体受到向心力的作用才可能做圆周运动 B向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出 C向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力 的合力 D 向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢 4如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，物体所受向心力是