56《向心力》

1、5.6向心力（2课时）第1课时向心力的来源分析整体设计【教学目标】：知识与技能：理解向心力的概念；知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来计算。会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物理现象。过程与方法：通过向心力概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法。体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用。情感态度与价值观：经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度。通过探究活动，使学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心。通过向心力和向心加速度概念的学习，认识实验对物理学研究的作用，体会物理规律与生活的联系。【

2、重点难点】：重点：向心力概念的建立及计算公式的得出及应用。难点：向心力的来源。【教学用具】：教学过程【自主学习】：一.知识回顾：曲线运动：曲线运动的速度方向沿_，由于曲线运动的速度方向_，故曲线运动一定是_运动。物体做曲线运动的条件是：_。力对速度的瞬时改变作用： ：_；同向：_运动；反向：_运动；：_；F与v成任意夹角：_；锐角：速度_；钝角：速度_；曲线运动的轨迹：_。向心加速度：方向：总是指向：_；大小：a=_。二.预习新知：向心力：物体做匀速圆周运动，它具有什么样的加速度？加速度方向朝哪个方向？这个加速度是哪个力产生的？答：_；什么是向心力？它的大小公式是什么？向心力是恒力还是变力？答

3、：_；向心力是性质力还是效果力？它对物体运动速度的瞬时改变作用是什么？答：_；变速圆周运动和一般的曲线运动：若物体做匀速圆周运动时所受合力与向心力是什么关系？合力对物体速度的瞬时改变作用是什么？向心力是否恒力？答：_；若物体做非匀速圆周运动时所受合力与向心力是什么关系？合力对物体速度的瞬时改变作用是什么？向心力是否恒力？答：_；若物体做的是一般的曲线运动（即不是直线也不是圆周）时，这时曲线各个位置的弯曲程度是否一样？我们怎么处理这种曲线运动？OAF图(5.6-1)答：_；图(5.6-2)【展示交流】：【合作探究】：一.实验研究向心力表达式：向心力演示器： 演示：摇动手柄，小球随之做匀速圆周运动

4、：（控制变量法）向心力与质量的关系：、r一定，取两球使mA=2mB。图(5.6-4)Oh现象：FA=2FB；结论：向心力Fm。向心力与半径的关系：m、一定，取两球使rA=2rB，现象：FA=2FB；结论：向心力Fr。向心力与角速度的关系：m、r一定，使A=2B，现象：FA=4FB；结论：向心力F2。综上所得：。圆锥摆粗略验证：如图(5.6-4)所示，若已知圆锥摆悬点O到运动平面间的高度差为h，则：试分析受力，并指出向心力来源；根据向心力公式求出圆锥摆的周期T；为减小实验误差，在测时间时可用什么方法？二.向心力的来源分析：人造卫星围绕地球转动vmgTv光滑绳子拉小球在光滑水平面内转动fv水平圆盘

5、带动物体旋转(5.6-5)例题1：试分析下列各图中物体做匀速圆周运动时所受向心力，并说明向心力可由什么力提供？图(5.6-6)m例题2：如图(5.6-6)所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个质量m=1kg的物体，物体随筒一起转动，g=10m/s2，已知圆筒半径R=1m，物体与筒壁间动摩擦因数为=0.1。则：该物体所受的力分别是：_，向心力等于_；若已知筒转动的角速度=20rad/s时，物体所受筒壁对它的弹力和摩擦力分别为多大？若已知筒转动的角速度=2rad/s时，物体能否与圆筒保持相对静止？注：；瞬时性：适用匀速圆周运动、变速圆周运动。【达标检测】：设质量之比为1:2的甲、乙两人，甲站在赤道

6、上，乙站在北纬450，他们随地球一起转动，则甲和乙的线速度大小之比为：_；他们所受向心力大小之比为：_。Rr450O图(5.6-7)甲乙OAB图(5.6-8)如图(5.6-8)所示，一质量为m=1kg的小球用长为L=1m的细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，g=10m/s2。若小球运动到最低点A点时速度大小为vA=2.5m/s，试分析小球的受力并指出向心力来源，求出此时绳子拉力大小；若小球向右运动到B点时速度大小为vB=1.5m/s，且绳子与竖直方向成370角，试分析小球的受力并指出向心力来源，求出此时绳子拉力大小，说明此时小球速度大小如何变化。图(5

7、.6-9)r如图(5.6-9)所示，一个内壁光滑且顶角为=370的圆锥的轴线垂直于水平面，圆锥固定不动，一个小球紧贴着内壁在图中所示的水平面内做半径为r=1.2m的匀速圆周运动，g=10m/s2。分析小球的受力并指明向心力的来源；试求出小球做匀速圆周运动的线速度v、角速度和周期T。Ov图(5.6-10)一个容器顶部用长为L=2m的细绳悬挂一个质量为m=10kg的铁球，当容器以v=2m/s的速度做匀速直线运动时，细绳竖直，g=10m/s2。此时绳对铁球拉力T=？如果容器受到阻碍而突然停下，则在停下瞬间细绳产生的拉力=？【教学反馈】：（请写出你的所感、所得、所疑）第2课时向心力的供需分析整体设计【

8、教学目标】：知识与技能：知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件；结合生活中的实例，知道离心运动的应用和危害及其防止。学会从向心力的供需关系分析圆周运动中的问题。过程与方法：培养结合实际分析物理问题的能力。情感态度与价值观：培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯。【重点难点】：向心力的供需分析。【教学用具】：教学过程【自主学习】：一.知识回顾：由牛顿第一定律知：如果不受外力或所受外力之和为零，则物体将保持_状态或_状态。做曲线运动的物体，其速度方向沿_。物体做曲线运动的条件是：_。二.预习新知：预习教材（P28P29）离心运动，完成下列问题：离心运动：_。利用有益的离心运动： 离心机械：离

9、心干燥器（洗衣机脱水筒）；离心转速计；“棉花糖”的制作。防止有害的离心运动： 汽车转弯，不允许超过规定速度；高速转动的砂轮、飞轮，不得超速；飞机俯冲拉起 OAv图(5.6-11) 时，导致过荷。【展示交流】：【合作探究】：向心力的供需分析：例题1：一根劲度系数为k=200N/m的轻质弹簧，一端固定在光滑水平面上的O点，另一端用胶水固定一个质量为m=1kg的小球，当小球以v=10m/s的速度在水平面上绕O点作匀速圆周运动时，弹簧总长度为L=1m，则：分析小球受力并指出向心力来源；求出弹簧原长L0=？讨论：若在A点时小球脱离弹簧，则小球将如何运动？答：_；若在A点时小球突然增速为v=20m/s，则

10、小球将如何运动？答：_；若在A点时小球突然减速为v=5m/s，则小球将如何运动？答：_；结论：向心力的供需关系：，（沿法线方向的合力）：圆周运动；：离心运动；（包括）：近心运动。注：由内部因素决定（m、v/、r），由外部因素决定；离心运动与近心运动均是不稳定的。MOrm图(5.6-12)例题2：如图(5.6-12)所示，细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体，静止于水平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m，并知M和水平面的最大静摩擦力为2N。现使此平面绕中心轴线转动，问角速度在什么范围内m会处于静止状态？(g= 10m/s2)【达标检测】： 图(5.

11、6-13)m如图(5.6-13)所示，质量为m=1kg的物体与圆盘保持相对静止，且跟着圆盘一起做匀速圆周运动，物体到盘中心的距离为r=1m，接触面间的动摩擦因数为=0.4，g=10m/s2。物体所受的力分别是：_，向心力Fn=_；若已知盘转动的角速度为=1rad/s时，物体所受摩擦力为多大？若已知盘转动的角速度为=4rad/s时，物体能否与圆盘保持相对静止？图(5.6-14)vO如图(5.6-14)所示，质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆一端，杆可绕O点的轴在竖直平面内自由转动，g=10m/s2。试求：当小球运动到最高点速度为v1=3m/s时，杆对小球的弹力大小；当小球运动

12、到最高点速度为v2=6m/s时，杆对小球的弹力大小和方向；当小球运动到最高点速度为v3=1.5m/s时，杆对小球的弹力大小和方向。【教学反馈】：（请写出你的所感、所得、所疑）附录：向心力演示器实验目的:掌握向心力的大小与哪些因素有关，具体关系是什么。实验仪器:向心力演示器 三个小球（半径相同，两个质量相同）实验原理: 转动手柄，可以使两个变速塔轮以及长槽和短槽之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用是弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间等分格子可以显示出两个球所受向心力的比值。实验用图:实验步骤:w相同，R相同，M不同，用质量不同的两球做实验，使两个球运动的半径r和角速度相同。可以看出，向心力的大小与质量有关，质量越大，所需的向心力就越大。M相同，R相同，不同，使用质量相同的小球做实验，保持他们运动的半径相同，角速度不同。可以看出，向心力的大小与转动的快慢有关，角速度越大所需的向心力也越大。M