第二节向心力(3课时)

1、教学目标 1.知识与技能 (1)理解向心力是物体做匀速圆周运动时受到的合外力。 (2)知道向心力大小与哪些因素有关理解公式的含义，并能用来进行计算 （3）理解向心加速度的概念结合牛顿第二运动定律，得出向心加速度的公式 (4)知道在变速圆周运动中，可用公式求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度 教学目标 2 过程与方法 （1)通过实验，体验和感受做匀速圆周运动的物体需要向心力，并且对向心力大 小与线速度大小的关系有初步的印象 (2)通过实验，探究与向心力大小有关的因素 (3)利用牛顿第二定律，给出匀速圆周运动的向心力大小公式， (4)结合牛顿第二定律F=ma，导出向心加速度大小 (5)结合生活

2、中向心力的应用实例，体会牛顿第二定律的普适性 教学目标 3情感、态度与价值观 (1)经历观察、分析总结及探究等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是 的科学态度 (2）通过探究性活动，使学生获得成功的愉悦，培养学生参与钱理学习活动的兴 趣 (3)联系实际，注重应用，培养理论联系的意识 重点与难点 重点：向心力、向心加速度的计算，应用向心力的公式计算 难点：应用向心力的公式解决具体的问题。教学安排 时间安排：本节安排用三节课，向心力与向心加速度一节，生活中的向心力一节，练习一节。一、感受向心力一、感受向心力1 1、向心力、向心力 （1 1）定义：）定义：做圆周运动的物体受到沿半径做圆周运动的物

3、体受到沿半径指向圆心的外力，叫做向心力。指向圆心的外力，叫做向心力。 （2 2）说明：）说明：向心力是以效果命名的力，它向心力是以效果命名的力，它可以是重力、弹力、摩擦力，也可以它们可以是重力、弹力、摩擦力，也可以它们的合力或分力。的合力或分力。观察与思考观察与思考P3P3例、下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由例、下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？什么力提供？ 人造地球卫星绕地球运动时；人造地球卫星绕地球运动时；电子绕原子核运动时；电子绕原子核运动时；小球在光滑的水平桌面上运动；小球在光滑的水平桌面上运动；( (如图如图1)1)小球在水平面内运动；小球在水平面内运动；( (

4、如图如图2)2)玻璃球沿碗玻璃球沿碗( (透明透明) )的内壁在水平面内运动；的内壁在水平面内运动；( (如图如图3)(3)(不计摩擦不计摩擦) )使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。周运动，转台与物体间没有相对滑动。( (如图如图4)4)图图1 1 图图2 2 图图3 3 图图4 4(3)(3)方向：方向：总是沿半径指向圆心，和质点总是沿半径指向圆心，和质点的速度方向垂直，向心力是个变力。的速度方向垂直，向心力是个变力。1 1、向心力、向心力回家动手做一做小实验回家动手做一做小实验(4)(4)作用效果：作用效果

5、：产生向心加速度，只改变产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变速度的大小。线速度的方向，不改变速度的大小。实验与探究实验与探究 猜想与假设猜想与假设 你认为向心力的大小与哪你认为向心力的大小与哪些因素有关？些因素有关？ 设计实验设计实验 实验方案：图实验方案：图2-2-22-2-2。实验。实验器材（器材（P33P33页）页） 进行实验进行实验 （见（见P34P34页）页） 分析与论证分析与论证 实验结论：实验结论： r r、 、 m m 越大越大 ，F F就越大。就越大。 2 2、向心力的大小、向心力的大小向心力演示仪向心力演示仪22222244rfmTrmmvrvmrmF向 2 2、向心

6、力的大小、向心力的大小(1)(1)物理意义：描述线速度方向改变的快慢。物理意义：描述线速度方向改变的快慢。(2)(2)大小：大小：a = a = 2 2r = vr = v2 2/r = v/r = v = 4 = 4 2 2r/r/T T2 2 = = 4 4 2 2f f2 2r r(3)(3)方向：总是指向圆心，所以不论方向：总是指向圆心，所以不论a a的大小的大小是否变化，它都是个变化的量。是否变化，它都是个变化的量。说明：向心力和说明：向心力和向心加速度的公式同样向心加速度的公式同样适合变速圆周运动，此时求适合变速圆周运动，此时求F F和和a a的大小的大小时，必须用该点的瞬时速度值

7、。时，必须用该点的瞬时速度值。二、向心加速度二、向心加速度1 1、向心加速度是与半径、向心加速度是与半径r r成正比还成正比还是成反比？是成反比？2 2、从哪些方面可以认为匀速圆周运、从哪些方面可以认为匀速圆周运动是变速运动？动是变速运动？讨论与交流讨论与交流P35P35(1)(1)特点：特点：匀速圆周运动是线速度大小匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，因此它的角速度、周期和频不变的运动，因此它的角速度、周期和频率都是恒定不变的，物体受的合外力全部率都是恒定不变的，物体受的合外力全部提供向心力。提供向心力。 (2)(2)质点做匀速圆周运动的条件：质点做匀速圆周运动的条件：合外合外力大小不变，方

8、向始终与速度方向垂直。力大小不变，方向始终与速度方向垂直。三、匀速圆周运动三、匀速圆周运动D课堂练习课堂练习1 1、对于向心力的说法，下列说法正确的是：、对于向心力的说法，下列说法正确的是：（ ）A A、由、由 可知向心力与可知向心力与r r成正比。成正比。B B、由、由 可知向心力与可知向心力与r r成反比。成反比。C C、由、由 可知向心力与可知向心力与r r无关。无关。D D、向心力与、向心力与r r的关系要根据具体情况分析。的关系要根据具体情况分析。rvmF2rmF2mvF 2 2、对于匀速圆周运动的说法正确的是：、对于匀速圆周运动的说法正确的是：A A、匀速圆周运动是线速度不变的运动

9、；、匀速圆周运动是线速度不变的运动；B B、匀速圆周运动是角速度不变的运动；、匀速圆周运动是角速度不变的运动；C C、匀速圆周运动是匀速运动；、匀速圆周运动是匀速运动；D D、匀速圆周运动是匀变速运动。、匀速圆周运动是匀变速运动。B课堂练习课堂练习生活中的向心力的实例生活中的向心力的实例1 1、汽车在路面上转弯问题汽车在路面上转弯问题：（1 1）汽车在水平路面上转弯时，向心力由）汽车在水平路面上转弯时，向心力由路面与车轮间的静摩擦力提供路面与车轮间的静摩擦力提供 F=mvF=mv2 2/R /R 。V V越大，静摩擦力不足以提供汽车所需向心越大，静摩擦力不足以提供汽车所需向心力时，汽车就容易滑

10、出路面，造成交通事力时，汽车就容易滑出路面，造成交通事故。故。四、生活中的向心力四、生活中的向心力1 1（2 2）汽车在倾斜路面上转弯时，重力和）汽车在倾斜路面上转弯时，重力和路面的支持力不在一条直线上，就产生路面的支持力不在一条直线上，就产生一个沿水平方向指向弯道内侧的合力，一个沿水平方向指向弯道内侧的合力，提供给汽车做圆周运动所需的向心力提供给汽车做圆周运动所需的向心力V V越大，越大，R R越小，需要的向心力就越大，倾越小，需要的向心力就越大，倾斜的角度也越大。斜的角度也越大。F=mgtan =mv2/R火车转弯火车转弯运动员的弯道技术运动员的弯道技术2 2、荡秋千的过程中通过最低点时，

11、人、荡秋千的过程中通过最低点时，人对底座的压力与人的重力的关系。对底座的压力与人的重力的关系。3 3、图、图6 61111中车的质量为中车的质量为M M，桥面半径为，桥面半径为R R，车速为，车速为v v，那么车对桥的压力有多大，那么车对桥的压力有多大? ?4 4、 设图设图6 61010中圆周轨道半径为中圆周轨道半径为R R，一切摩擦不计，为保证过山车能沿竖一切摩擦不计，为保证过山车能沿竖直圆轨道安全经过最高点直圆轨道安全经过最高点B B，过山车在，过山车在B B点的速度至少是多少点的速度至少是多少? ?过山车的原理过山车的原理三、解圆周运动问题的步骤三、解圆周运动问题的步骤：1 1、确定研

12、究的物体；、确定研究的物体；2 2、正确分析物体的受力情况；、正确分析物体的受力情况；3 3、按平行四边形定则，利用合成或分解、按平行四边形定则，利用合成或分解求出指向圆心方向的合力（向心力）求出指向圆心方向的合力（向心力）F F；4 4、根据、根据F F=m=m 2 2r r 或或F=mF=mv v2 2/r /r 解答问题。解答问题。讨论与交流讨论与交流P34P341 1、飞机进行特技飞行表演时，在竖直平面、飞机进行特技飞行表演时，在竖直平面内做俯冲拉起运动，若最低点附近的圆周曲内做俯冲拉起运动，若最低点附近的圆周曲率半径率半径r r200m200m，飞行员的质量，飞行员的质量m m75k

13、g75kg，飞，飞机经过最低点机经过最低点P P时的速度时的速度v v360km360kmh h，求这，求这时飞行员对座位的压力。时飞行员对座位的压力。4500N课堂练习课堂练习2 2、一玩具飞机质量为、一玩具飞机质量为1kg1kg，用细绳系着做，用细绳系着做圆锥摆运动，绳与竖直方向的夹角为圆锥摆运动，绳与竖直方向的夹角为4545，试计算细绳承受的拉力有多大试计算细绳承受的拉力有多大? ?飞机每秒飞机每秒飞行的圈数与绳长有什么关系飞行的圈数与绳长有什么关系? ? 14.14Nlgn222课堂练习课堂练习圆锥摆圆锥摆3 3、汽车以一定的速度在宽阔的马路上匀、汽车以一定的速度在宽阔的马路上匀速行驶

14、，司机突然发现正前方有一墙，把速行驶，司机突然发现正前方有一墙，把马路全部堵死，为了避免与墙相碰，司机马路全部堵死，为了避免与墙相碰，司机是急刹车好，还是马上转弯好是急刹车好，还是马上转弯好? ?试定量分试定量分析说明道理。析说明道理。课堂练习课堂练习解：解：如果急刹车如果急刹车，则汽车做加速度，则汽车做加速度a=a= g g的匀减速运动，设初速度为的匀减速运动，设初速度为v v0 0，则位移，则位移s=vs=v2 20 0/(2/(2 g)g)。式中，式中， 表示汽车与水平表示汽车与水平面之间的动摩擦因数，面之间的动摩擦因数，g g为重力加速度为重力加速度. .如果是以如果是以v v0 0的速率做匀速圆周运动转弯的速率做匀速圆周运动转弯，则摩擦力来提供物体做圆周运动所需的则摩擦力来提供物体做圆周运动所需的向心力，则有：向心力，则有： mgmg=mv=mv0 0/R/R，R=vR=v2 20 0/ / g g，由于由于R Rs s，故司机应紧急刹车好，故司机应紧急刹车好. .5 5、如图，质量为、如图，质量为0.5kg0.5kg的小杯里盛有的小杯里盛有1kg1kg的的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流水流星星”表演，转动半径为表演，转动半径为1m1m，小