56《向心力》

1、5.6向心力（2課時(shí)）第1課時(shí)向心力的來源分析整體設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】：知識(shí)與技能：理解向心力的概念；知道向心力大小與哪些因素有關(guān)。理解公式的確切含義，并能用來計(jì)算。會(huì)根據(jù)向心力和牛頓第二定律的知識(shí)分析和討論與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理現(xiàn)象。過程與方法：通過向心力概念的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法。體會(huì)物理規(guī)律在探索自然規(guī)律中的作用及其運(yùn)用。情感態(tài)度與價(jià)值觀：經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，領(lǐng)略實(shí)驗(yàn)是解決物理問題的一種基本途徑，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。通過探究活動(dòng)，使學(xué)生獲得成功的喜悅，提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣和自信心。通過向心力和向心加速度概念的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)研究的作用，體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系?！?/p>

2、重點(diǎn)難點(diǎn)】：重點(diǎn)：向心力概念的建立及計(jì)算公式的得出及應(yīng)用。難點(diǎn)：向心力的來源?！窘虒W(xué)用具】：教學(xué)過程【自主學(xué)習(xí)】：一.知識(shí)回顧：曲線運(yùn)動(dòng)：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿_，由于曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向_，故曲線運(yùn)動(dòng)一定是_運(yùn)動(dòng)。物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是：_。力對(duì)速度的瞬時(shí)改變作用： ：_；同向：_運(yùn)動(dòng)；反向：_運(yùn)動(dòng)；：_；F與v成任意夾角：_；銳角：速度_；鈍角：速度_；曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡：_。向心加速度：方向：總是指向：_；大?。篴=_。二.預(yù)習(xí)新知：向心力：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它具有什么樣的加速度？加速度方向朝哪個(gè)方向？這個(gè)加速度是哪個(gè)力產(chǎn)生的？答：_；什么是向心力？它的大小公式是什么？向心力是恒力還是變力？答

3、：_；向心力是性質(zhì)力還是效果力？它對(duì)物體運(yùn)動(dòng)速度的瞬時(shí)改變作用是什么？答：_；變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)：若物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力與向心力是什么關(guān)系？合力對(duì)物體速度的瞬時(shí)改變作用是什么？向心力是否恒力？答：_；若物體做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力與向心力是什么關(guān)系？合力對(duì)物體速度的瞬時(shí)改變作用是什么？向心力是否恒力？答：_；若物體做的是一般的曲線運(yùn)動(dòng)（即不是直線也不是圓周）時(shí)，這時(shí)曲線各個(gè)位置的彎曲程度是否一樣？我們?cè)趺刺幚磉@種曲線運(yùn)動(dòng)？OAF圖(5.6-1)答：_；圖(5.6-2)【展示交流】：【合作探究】：一.實(shí)驗(yàn)研究向心力表達(dá)式：向心力演示器： 演示：搖動(dòng)手柄，小球隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

4、：（控制變量法）向心力與質(zhì)量的關(guān)系：、r一定，取兩球使mA=2mB。圖(5.6-4)Oh現(xiàn)象：FA=2FB；結(jié)論：向心力Fm。向心力與半徑的關(guān)系：m、一定，取兩球使rA=2rB，現(xiàn)象：FA=2FB；結(jié)論：向心力Fr。向心力與角速度的關(guān)系：m、r一定，使A=2B，現(xiàn)象：FA=4FB；結(jié)論：向心力F2。綜上所得：。圓錐擺粗略驗(yàn)證：如圖(5.6-4)所示，若已知圓錐擺懸點(diǎn)O到運(yùn)動(dòng)平面間的高度差為h，則：試分析受力，并指出向心力來源；根據(jù)向心力公式求出圓錐擺的周期T；為減小實(shí)驗(yàn)誤差，在測(cè)時(shí)間時(shí)可用什么方法？二.向心力的來源分析：人造衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)vmgTv光滑繩子拉小球在光滑水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)fv水平圓盤

5、帶動(dòng)物體旋轉(zhuǎn)(5.6-5)例題1：試分析下列各圖中物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受向心力，并說明向心力可由什么力提供？圖(5.6-6)m例題2：如圖(5.6-6)所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，物體隨筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，g=10m/s2，已知圓筒半徑R=1m，物體與筒壁間動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.1。則：該物體所受的力分別是：_，向心力等于_；若已知筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度=20rad/s時(shí)，物體所受筒壁對(duì)它的彈力和摩擦力分別為多大？若已知筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度=2rad/s時(shí)，物體能否與圓筒保持相對(duì)靜止？注：；瞬時(shí)性：適用勻速圓周運(yùn)動(dòng)、變速圓周運(yùn)動(dòng)?！具_(dá)標(biāo)檢測(cè)】：設(shè)質(zhì)量之比為1:2的甲、乙兩人，甲站在赤道

6、上，乙站在北緯450，他們隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，則甲和乙的線速度大小之比為：_；他們所受向心力大小之比為：_。Rr450O圖(5.6-7)甲乙OAB圖(5.6-8)如圖(5.6-8)所示，一質(zhì)量為m=1kg的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m的細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，g=10m/s2。若小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A點(diǎn)時(shí)速度大小為vA=2.5m/s，試分析小球的受力并指出向心力來源，求出此時(shí)繩子拉力大??；若小球向右運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度大小為vB=1.5m/s，且繩子與豎直方向成370角，試分析小球的受力并指出向心力來源，求出此時(shí)繩子拉力大小，說明此時(shí)小球速度大小如何變化。圖(5

7、.6-9)r如圖(5.6-9)所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑且頂角為=370的圓錐的軸線垂直于水平面，圓錐固定不動(dòng)，一個(gè)小球緊貼著內(nèi)壁在圖中所示的水平面內(nèi)做半徑為r=1.2m的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，g=10m/s2。分析小球的受力并指明向心力的來源；試求出小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v、角速度和周期T。Ov圖(5.6-10)一個(gè)容器頂部用長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m的細(xì)繩懸掛一個(gè)質(zhì)量為m=10kg的鐵球，當(dāng)容器以v=2m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩豎直，g=10m/s2。此時(shí)繩對(duì)鐵球拉力T=？如果容器受到阻礙而突然停下，則在停下瞬間細(xì)繩產(chǎn)生的拉力=？【教學(xué)反饋】：（請(qǐng)寫出你的所感、所得、所疑）第2課時(shí)向心力的供需分析整體設(shè)計(jì)【

8、教學(xué)目標(biāo)】：知識(shí)與技能：知道什么是離心現(xiàn)象，知道物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件；結(jié)合生活中的實(shí)例，知道離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和危害及其防止。學(xué)會(huì)從向心力的供需關(guān)系分析圓周運(yùn)動(dòng)中的問題。過程與方法：培養(yǎng)結(jié)合實(shí)際分析物理問題的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生用理論解釋實(shí)際問題的能力與習(xí)慣?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】：向心力的供需分析。【教學(xué)用具】：教學(xué)過程【自主學(xué)習(xí)】：一.知識(shí)回顧：由牛頓第一定律知：如果不受外力或所受外力之和為零，則物體將保持_狀態(tài)或_狀態(tài)。做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度方向沿_。物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是：_。二.預(yù)習(xí)新知：預(yù)習(xí)教材（P28P29）離心運(yùn)動(dòng)，完成下列問題：離心運(yùn)動(dòng)：_。利用有益的離心運(yùn)動(dòng)： 離心機(jī)械：離

9、心干燥器（洗衣機(jī)脫水筒）；離心轉(zhuǎn)速計(jì)；“棉花糖”的制作。防止有害的離心運(yùn)動(dòng)： 汽車轉(zhuǎn)彎，不允許超過規(guī)定速度；高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪，不得超速；飛機(jī)俯沖拉起 OAv圖(5.6-11) 時(shí)，導(dǎo)致過荷?！菊故窘涣鳌浚骸竞献魈骄俊浚合蛐牧Φ墓┬璺治觯豪}1：一根勁度系數(shù)為k=200N/m的輕質(zhì)彈簧，一端固定在光滑水平面上的O點(diǎn)，另一端用膠水固定一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的小球，當(dāng)小球以v=10m/s的速度在水平面上繞O點(diǎn)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1m，則：分析小球受力并指出向心力來源；求出彈簧原長(zhǎng)L0=？討論：若在A點(diǎn)時(shí)小球脫離彈簧，則小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？答：_；若在A點(diǎn)時(shí)小球突然增速為v=20m/s，則

10、小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？答：_；若在A點(diǎn)時(shí)小球突然減速為v=5m/s，則小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)？答：_；結(jié)論：向心力的供需關(guān)系：，（沿法線方向的合力）：圓周運(yùn)動(dòng)；：離心運(yùn)動(dòng)；（包括）：近心運(yùn)動(dòng)。注：由內(nèi)部因素決定（m、v/、r），由外部因素決定；離心運(yùn)動(dòng)與近心運(yùn)動(dòng)均是不穩(wěn)定的。MOrm圖(5.6-12)例題2：如圖(5.6-12)所示，細(xì)繩一端系著質(zhì)量為M=0.6kg的物體，靜止于水平面，另一端通過光滑小孔吊著質(zhì)量m=0.3kg的物體，M的中點(diǎn)與圓孔距離為0.2m，并知M和水平面的最大靜摩擦力為2N?，F(xiàn)使此平面繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，問角速度在什么范圍內(nèi)m會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)？(g= 10m/s2)【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】： 圖(5.

11、6-13)m如圖(5.6-13)所示，質(zhì)量為m=1kg的物體與圓盤保持相對(duì)靜止，且跟著圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體到盤中心的距離為r=1m，接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.4，g=10m/s2。物體所受的力分別是：_，向心力Fn=_；若已知盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為=1rad/s時(shí)，物體所受摩擦力為多大？若已知盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為=4rad/s時(shí)，物體能否與圓盤保持相對(duì)靜止？圖(5.6-14)vO如圖(5.6-14)所示，質(zhì)量為m=0.2kg的小球固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.9m的輕桿一端，桿可繞O點(diǎn)的軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，g=10m/s2。試求：當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)速度為v1=3m/s時(shí)，桿對(duì)小球的彈力大??；當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)

12、到最高點(diǎn)速度為v2=6m/s時(shí)，桿對(duì)小球的彈力大小和方向；當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)速度為v3=1.5m/s時(shí)，桿對(duì)小球的彈力大小和方向?！窘虒W(xué)反饋】：（請(qǐng)寫出你的所感、所得、所疑）附錄：向心力演示器實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握向心力的大小與哪些因素有關(guān)，具體關(guān)系是什么。實(shí)驗(yàn)儀器:向心力演示器 三個(gè)小球（半徑相同，兩個(gè)質(zhì)量相同）實(shí)驗(yàn)原理: 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可以使兩個(gè)變速塔輪以及長(zhǎng)槽和短槽之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。使小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂的擋板對(duì)小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿作用是彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上露出的紅白相間等分格子可以顯示出兩個(gè)球所受向心力的比值。實(shí)驗(yàn)用圖:實(shí)驗(yàn)步驟:w相同，R相同，M不同，用質(zhì)量不同的兩球做實(shí)驗(yàn)，使兩個(gè)球運(yùn)動(dòng)的半徑r和角速度相同?？梢钥闯觯蛐牧Φ拇笮∨c質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，所需的向心力就越大。M相同，R相同，不同，使用質(zhì)量相同的小球做實(shí)驗(yàn)，保持他們運(yùn)動(dòng)的半徑相同，角速度不同?？梢钥闯觯蛐牧Φ拇笮∨c轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢有關(guān)，角速度越大所需的向心力也越大。M