向心力 教学设计 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册+++

教学设计

课程基本信息学科高中物理年级高一学期秋季课题2向心力（第二课时）教学目标物理观念：1.理解圆周运动中力与运动的关系。2.知道向心力的表达式也适用于变速圆周运动。3.知道一般的曲线运动可以看作由许多圆周运动组合而成。科学思维：1.能根据力的作用效果分析做圆周运动所需向心力的来源。2.能从合力与向心力的关系中认识匀速圆周运动、变速圆周运动。3.能用微元法和极限方法，将一般的曲线运动转化为圆周运动。教学内容教学重点：1.分析向心力的来源，根据合力与向心力的关系列方程。

教学难点：1.从力的分解角度理解变速圆周运动。2.从极限的角度了解一般曲线运动的研究方法。教学过程复习巩固知识回顾1.向心力：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。这个指向圆心的合力叫做向心力（用Fn表示）。向心力是不是一个真实力，由某个力或几个力的合力提供，是根据力的作用效果命名的。2.向心力的大小：F（二）练习巩固1.（课本30页）地球质量为6.0×1024kg，地球与太阳的距离为1.5×1011m。地球绕太阳的运动可以看作匀速圆周运动。太阳对地球的引力是多少？

提示：地球绕太阳的运动可近似看作运动圆周运动，太阳对地球的引力提供向心力。在解答时应注意挖掘题目中的隐含条件（地球公转周期）。

F=m2.（课本30页）把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动（图6.2-7）。小球的向心力是由什么力提供的？答：小球在漏斗壁上的受力如图所示，小球所受重力G、漏斗壁对小球的支持力FN的合力提供了小球做圆周的向心力。图6.2图6.2-7（一）分析向心力的来源飞机在空中盘旋（飞机转弯），做水平面内的匀速圆周运动。飞机的向心力是由什么力提供的？答：垂直于翼面空气作用力F（升力）与重力G的合力提供向心力。山东舰“180º回旋测试”，在水平海面上的运动近似看做匀速圆周运动，浪圈近似其运动轨迹。山东舰的向心力是由什么力提供的？答：航母受到重力和水的作用力，两个力的合力提供向心力滚筒洗衣机的脱水筒绕水平转动轴匀速转动时，附着在筒壁上的衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，衣服的向心力是由什么力提供的？答：由重力和弹力的合力提供。若漏斗壁与水平方向夹角为θ，小球质量为m，运动半径为r，则可根据合力提供向心力列式：用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点和最低点时，向心力是由什么力提供的？思考与讨论：如图，小球在细线拉力的作用下在竖直面内做圆周运动，(1)小球受几个力作用？(2)什么力提供小球做圆周运动的向心力？(3)小球在竖直面内可能做匀速圆周运动吗？和圆锥摆有什么不同？（二）变速圆周运动和一般曲线运动的受力分析思考与讨论：链球运动员在掷出链球之前的加速过程如图所示，能近似看作圆周运动吗？还是匀速圆周运动吗？观看视频根据绳对沙袋的拉力产生的效果分解：跟圆周相切的分力Ft，与沙袋速度同向，使速度增大；指向圆心方向的分力Fn，提供沙袋做圆周运动的向心力，改变沙袋速度方向。思考与讨论：当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角是大于90º还是小于90º呢？答：设合力F与速度v夹角为θ，则在0º<θ<90º时，Ft与v同向,物体做加速曲线运动。在90º<θ<180º时，Ft与v反向,物体做减速曲线运动。一般曲线运动：轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。把曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用圆周运动的分析方法。练习与应用：4.（课本30页）如图6.2-9所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。经验告诉我们，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断。请解释这一现象。解答：设小球的质量为m，钉子A与小球的距离为r。小球从一定高度摆下，虽然每次钉子的位置不同，但是由于每次释放的高度相同，小球在竖直线以左的运动规律完全相同，故小球通过最低点的速度相同，设为v。小球通过最低点时做半径为r的圆周运动，绳子的拉力FT和重力mg的合力提供了向心力，即FT在m、v一定的情况下，r越小，FT越大，即绳子承受的拉力越大，绳子越容易断。5.（课本30页）一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。图6.2-10甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为哪种是正确的？为什么？解答：丙图正确。汽车在行驶种速度越来越小，所以汽车在轨迹的切线方向做减速运动，切线方向所受合力方向如图6-10种的。（三）课堂小结1.匀速圆周运动的向心力来源：合力指向圆心，提供向心力，只改变速度方向。2.变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点（1）变速圆周运动：合力不指向圆心。跟圆周相切的分力Ft，改变速度大小；指向圆心方向的分