第二節(jié)向心力(3課時(shí))

1、教學(xué)目標(biāo) 1.知識與技能 (1)理解向心力是物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)受到的合外力。 (2)知道向心力大小與哪些因素有關(guān)理解公式的含義，并能用來進(jìn)行計(jì)算 （3）理解向心加速度的概念結(jié)合牛頓第二運(yùn)動定律，得出向心加速度的公式 (4)知道在變速圓周運(yùn)動中，可用公式求質(zhì)點(diǎn)在圓周上某一點(diǎn)的向心力和向心加速度 教學(xué)目標(biāo) 2 過程與方法 （1)通過實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)和感受做勻速圓周運(yùn)動的物體需要向心力，并且對向心力大 小與線速度大小的關(guān)系有初步的印象 (2)通過實(shí)驗(yàn)，探究與向心力大小有關(guān)的因素 (3)利用牛頓第二定律，給出勻速圓周運(yùn)動的向心力大小公式， (4)結(jié)合牛頓第二定律F=ma，導(dǎo)出向心加速度大小 (5)結(jié)合生活

2、中向心力的應(yīng)用實(shí)例，體會牛頓第二定律的普適性 教學(xué)目標(biāo) 3情感、態(tài)度與價(jià)值觀 (1)經(jīng)歷觀察、分析總結(jié)及探究等學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)、實(shí)事求是 的科學(xué)態(tài)度 (2）通過探究性活動，使學(xué)生獲得成功的愉悅，培養(yǎng)學(xué)生參與錢理學(xué)習(xí)活動的興 趣 (3)聯(lián)系實(shí)際，注重應(yīng)用，培養(yǎng)理論聯(lián)系的意識 重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn)：向心力、向心加速度的計(jì)算，應(yīng)用向心力的公式計(jì)算 難點(diǎn)：應(yīng)用向心力的公式解決具體的問題。教學(xué)安排 時(shí)間安排：本節(jié)安排用三節(jié)課，向心力與向心加速度一節(jié)，生活中的向心力一節(jié)，練習(xí)一節(jié)。一、感受向心力一、感受向心力1 1、向心力、向心力 （1 1）定義：）定義：做圓周運(yùn)動的物體受到沿半徑做圓周運(yùn)動的物

3、體受到沿半徑指向圓心的外力，叫做向心力。指向圓心的外力，叫做向心力。 （2 2）說明：）說明：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、彈力、摩擦力，也可以它們可以是重力、彈力、摩擦力，也可以它們的合力或分力。的合力或分力。觀察與思考觀察與思考P3P3例、下列物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，向心力分別由例、下列物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，向心力分別由什么力提供？什么力提供？ 人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動時(shí)；人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動時(shí)；電子繞原子核運(yùn)動時(shí)；電子繞原子核運(yùn)動時(shí)；小球在光滑的水平桌面上運(yùn)動；小球在光滑的水平桌面上運(yùn)動；( (如圖如圖1)1)小球在水平面內(nèi)運(yùn)動；小球在水平面內(nèi)運(yùn)動；( (

4、如圖如圖2)2)玻璃球沿碗玻璃球沿碗( (透明透明) )的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動；的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動；( (如圖如圖3)(3)(不計(jì)摩擦不計(jì)摩擦) )使轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺上的物體也隨之做勻速圓使轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺上的物體也隨之做勻速圓周運(yùn)動，轉(zhuǎn)臺與物體間沒有相對滑動。周運(yùn)動，轉(zhuǎn)臺與物體間沒有相對滑動。( (如圖如圖4)4)圖圖1 1 圖圖2 2 圖圖3 3 圖圖4 4(3)(3)方向：方向：總是沿半徑指向圓心，和質(zhì)點(diǎn)總是沿半徑指向圓心，和質(zhì)點(diǎn)的速度方向垂直，向心力是個(gè)變力。的速度方向垂直，向心力是個(gè)變力。1 1、向心力、向心力回家動手做一做小實(shí)驗(yàn)回家動手做一做小實(shí)驗(yàn)(4)(4)作用效果：作用效果

5、：產(chǎn)生向心加速度，只改變產(chǎn)生向心加速度，只改變線速度的方向，不改變速度的大小。線速度的方向，不改變速度的大小。實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)與探究 猜想與假設(shè)猜想與假設(shè) 你認(rèn)為向心力的大小與哪你認(rèn)為向心力的大小與哪些因素有關(guān)？些因素有關(guān)？ 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方案：圖實(shí)驗(yàn)方案：圖2-2-22-2-2。實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材（器材（P33P33頁）頁） 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （見（見P34P34頁）頁） 分析與論證分析與論證 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論： r r、 、 m m 越大越大 ，F(xiàn) 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儀向心力演示儀22222244rfmTrmmvrvmrmF向 2 2、向心

6、力的大小、向心力的大小(1)(1)物理意義：描述線速度方向改變的快慢。物理意義：描述線速度方向改變的快慢。(2)(2)大?。捍笮。篴 = 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：總是指向圓心，所以不論方向：總是指向圓心，所以不論a a的大小的大小是否變化，它都是個(gè)變化的量。是否變化，它都是個(gè)變化的量。說明：向心力和說明：向心力和向心加速度的公式同樣向心加速度的公式同樣適合變速圓周運(yùn)動，此時(shí)求適合變速圓周運(yùn)動，此時(shí)求F F和和a a的大小的大小時(shí)，必須用該點(diǎn)的瞬時(shí)速度值

7、。時(shí)，必須用該點(diǎn)的瞬時(shí)速度值。二、向心加速度二、向心加速度1 1、向心加速度是與半徑、向心加速度是與半徑r r成正比還成正比還是成反比？是成反比？2 2、從哪些方面可以認(rèn)為勻速圓周運(yùn)、從哪些方面可以認(rèn)為勻速圓周運(yùn)動是變速運(yùn)動？動是變速運(yùn)動？討論與交流討論與交流P35P35(1)(1)特點(diǎn)：特點(diǎn)：勻速圓周運(yùn)動是線速度大小勻速圓周運(yùn)動是線速度大小不變的運(yùn)動，因此它的角速度、周期和頻不變的運(yùn)動，因此它的角速度、周期和頻率都是恒定不變的，物體受的合外力全部率都是恒定不變的，物體受的合外力全部提供向心力。提供向心力。 (2)(2)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的條件：質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的條件：合外合外力大小不變，方

8、向始終與速度方向垂直。力大小不變，方向始終與速度方向垂直。三、勻速圓周運(yùn)動三、勻速圓周運(yùn)動D課堂練習(xí)課堂練習(xí)1 1、對于向心力的說法，下列說法正確的是：、對于向心力的說法，下列說法正確的是：（ ）A A、由、由 可知向心力與可知向心力與r r成正比。成正比。B B、由、由 可知向心力與可知向心力與r r成反比。成反比。C C、由、由 可知向心力與可知向心力與r r無關(guān)。無關(guān)。D D、向心力與、向心力與r r的關(guān)系要根據(jù)具體情況分析。的關(guān)系要根據(jù)具體情況分析。rvmF2rmF2mvF 2 2、對于勻速圓周運(yùn)動的說法正確的是：、對于勻速圓周運(yùn)動的說法正確的是：A A、勻速圓周運(yùn)動是線速度不變的運(yùn)動

9、；、勻速圓周運(yùn)動是線速度不變的運(yùn)動；B B、勻速圓周運(yùn)動是角速度不變的運(yùn)動；、勻速圓周運(yùn)動是角速度不變的運(yùn)動；C C、勻速圓周運(yùn)動是勻速運(yùn)動；、勻速圓周運(yùn)動是勻速運(yùn)動；D D、勻速圓周運(yùn)動是勻變速運(yùn)動。、勻速圓周運(yùn)動是勻變速運(yùn)動。B課堂練習(xí)課堂練習(xí)生活中的向心力的實(shí)例生活中的向心力的實(shí)例1 1、汽車在路面上轉(zhuǎn)彎問題汽車在路面上轉(zhuǎn)彎問題：（1 1）汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力由）汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力由路面與車輪間的靜摩擦力提供路面與車輪間的靜摩擦力提供 F=mvF=mv2 2/R /R 。V V越大，靜摩擦力不足以提供汽車所需向心越大，靜摩擦力不足以提供汽車所需向心力時(shí)，汽車就容易滑

10、出路面，造成交通事力時(shí)，汽車就容易滑出路面，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）汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，重力和）汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，重力和路面的支持力不在一條直線上，就產(chǎn)生路面的支持力不在一條直線上，就產(chǎn)生一個(gè)沿水平方向指向彎道內(nèi)側(cè)的合力，一個(gè)沿水平方向指向彎道內(nèi)側(cè)的合力，提供給汽車做圓周運(yùn)動所需的向心力提供給汽車做圓周運(yùn)動所需的向心力V V越大，越大，R R越小，需要的向心力就越大，傾越小，需要的向心力就越大，傾斜的角度也越大。斜的角度也越大。F=mgtan =mv2/R火車轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎運(yùn)動員的彎道技術(shù)運(yùn)動員的彎道技術(shù)2 2、蕩秋千的過程中通過最低點(diǎn)時(shí)，

11、人、蕩秋千的過程中通過最低點(diǎn)時(shí)，人對底座的壓力與人的重力的關(guān)系。對底座的壓力與人的重力的關(guān)系。3 3、圖、圖6 61111中車的質(zhì)量為中車的質(zhì)量為M M，橋面半徑為，橋面半徑為R R，車速為，車速為v v，那么車對橋的壓力有多大，那么車對橋的壓力有多大? ?4 4、 設(shè)圖設(shè)圖6 61010中圓周軌道半徑為中圓周軌道半徑為R R，一切摩擦不計(jì)，為保證過山車能沿豎一切摩擦不計(jì)，為保證過山車能沿豎直圓軌道安全經(jīng)過最高點(diǎn)直圓軌道安全經(jīng)過最高點(diǎn)B B，過山車在，過山車在B B點(diǎn)的速度至少是多少點(diǎn)的速度至少是多少? ?過山車的原理過山車的原理三、解圓周運(yùn)動問題的步驟三、解圓周運(yùn)動問題的步驟：1 1、確定研

12、究的物體；、確定研究的物體；2 2、正確分析物體的受力情況；、正確分析物體的受力情況；3 3、按平行四邊形定則，利用合成或分解、按平行四邊形定則，利用合成或分解求出指向圓心方向的合力（向心力）求出指向圓心方向的合力（向心力）F F；4 4、根據(jù)、根據(jù)F F=m=m 2 2r r 或或F=mF=mv v2 2/r /r 解答問題。解答問題。討論與交流討論與交流P34P341 1、飛機(jī)進(jìn)行特技飛行表演時(shí)，在豎直平面、飛機(jī)進(jìn)行特技飛行表演時(shí)，在豎直平面內(nèi)做俯沖拉起運(yùn)動，若最低點(diǎn)附近的圓周曲內(nèi)做俯沖拉起運(yùn)動，若最低點(diǎn)附近的圓周曲率半徑率半徑r r200m200m，飛行員的質(zhì)量，飛行員的質(zhì)量m m75k

13、g75kg，飛，飛機(jī)經(jīng)過最低點(diǎn)機(jī)經(jīng)過最低點(diǎn)P P時(shí)的速度時(shí)的速度v v360km360kmh h，求這，求這時(shí)飛行員對座位的壓力。時(shí)飛行員對座位的壓力。4500N課堂練習(xí)課堂練習(xí)2 2、一玩具飛機(jī)質(zhì)量為、一玩具飛機(jī)質(zhì)量為1kg1kg，用細(xì)繩系著做，用細(xì)繩系著做圓錐擺運(yùn)動，繩與豎直方向的夾角為圓錐擺運(yùn)動，繩與豎直方向的夾角為4545，試計(jì)算細(xì)繩承受的拉力有多大試計(jì)算細(xì)繩承受的拉力有多大? ?飛機(jī)每秒飛機(jī)每秒飛行的圈數(shù)與繩長有什么關(guān)系飛行的圈數(shù)與繩長有什么關(guān)系? ? 14.14Nlgn222課堂練習(xí)課堂練習(xí)圓錐擺圓錐擺3 3、汽車以一定的速度在寬闊的馬路上勻、汽車以一定的速度在寬闊的馬路上勻速行駛

14、，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)正前方有一墻，把速行駛，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)正前方有一墻，把馬路全部堵死，為了避免與墻相碰，司機(jī)馬路全部堵死，為了避免與墻相碰，司機(jī)是急剎車好，還是馬上轉(zhuǎn)彎好是急剎車好，還是馬上轉(zhuǎn)彎好? ?試定量分試定量分析說明道理。析說明道理。課堂練習(xí)課堂練習(xí)解：解：如果急剎車如果急剎車，則汽車做加速度，則汽車做加速度a=a= g g的勻減速運(yùn)動，設(shè)初速度為的勻減速運(yùn)動，設(shè)初速度為v v0 0，則位移，則位移s=vs=v2 20 0/(2/(2 g)g)。式中，式中， 表示汽車與水平表示汽車與水平面之間的動摩擦因數(shù)，面之間的動摩擦因數(shù)，g g為重力加速度為重力加速度. .如果是以如果是以v v0 0的速率做勻速圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)彎的速率做勻速圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)彎，則摩擦力來提供物體做圓周運(yùn)動所需的則摩擦力來提供物體做圓周運(yùn)動所需的向心力，則有：向心力，則有： mgmg=mv=mv0 0/R/R，R=vR=v2 20 0/ / g g，由于由于R Rs s，故司機(jī)應(yīng)緊急剎車好，故司機(jī)應(yīng)緊急剎車好. .5 5、如圖，質(zhì)量為、如圖，質(zhì)量為0.5kg0.5kg的小杯里盛有的小杯里盛有1kg1kg的的水，用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做水，用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做“水流水流星星”表演，轉(zhuǎn)動半徑為表演，轉(zhuǎn)動半徑為1m1m，小