向心力和向心加速度

向心力和向心加速度第1頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

教學(xué)重點(diǎn)：

1、理解向心力和向心加速的概念。

2、知道向心力大小，向心加速的大小，并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度都是大小不變，方向在時(shí)刻改變。

教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法、講授法、歸納法、推理法

教學(xué)用具：投影儀、投影片、多媒體、CAI課件、向心力演示器、鋼球、木球、細(xì)繩第2頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五教學(xué)步驟：

一、引入新課

1：復(fù)習(xí)提問(wèn)（用投影片出示思考題）

（1）什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)

（2）描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量有哪幾個(gè)？

（3）上述物理量間有什么關(guān)系？

2、引入：由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)。而力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力有何特點(diǎn)？加速度又如何呢？本節(jié)課我們就來(lái)共同學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。

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二、新課教學(xué)

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程1：向心力的概念及其方向（1）在光滑水平桌面上，做演示實(shí)驗(yàn)a：一個(gè)小球，拴住繩的一端，繩的另一端固定于桌上，原來(lái)細(xì)繩處于松馳狀態(tài)b：用手輕擊小球，小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)c：當(dāng)繩繃直時(shí)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)第4頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（2）用CAI課件，模擬上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程（3）引導(dǎo)學(xué)生討論、分析：

a：繩繃緊前，小球?yàn)槭裁床蛔鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)？

b：繩繃緊后，小球?yàn)楹巫鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)？小球此時(shí)受到哪些力的作用？合外力是哪個(gè)力？這個(gè)力的方向有什么特點(diǎn)？這個(gè)力起什么作用？

（4）通過(guò)討論得到：

a：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到一個(gè)指向圓心的合力的作用，這個(gè)力叫向心力。b：向心力指向圓心，方向不斷變化。c：向心力的作用效果——只改變運(yùn)動(dòng)物體的速度方向，不改變速度大小。第5頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

2、向心力的大小

（1）體驗(yàn)向心的大小

a：每組學(xué)生發(fā)用細(xì)線聯(lián)結(jié)的鋼球、木球各一個(gè)，讓學(xué)生拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，改變轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢、細(xì)線的長(zhǎng)短多做幾次。

b：引導(dǎo)學(xué)生猜想：向心力可能與物體的質(zhì)量、角速度、半徑有關(guān)。

c：過(guò)渡：剛才同學(xué)們已猜想向心力可能與m、v、r有關(guān)，那么，我們的猜想是否正確呢？下邊我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)一下。第6頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（2）a：用實(shí)物投影儀，投影向心力演示器。b：介紹向心力演示的構(gòu)造和使用方法構(gòu)造：（略）主要介紹各部分的名稱使用方法：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可以使塔輪2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^(guò)杠桿的作用使彈簧測(cè)力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間等方格可顯示出兩個(gè)球所受向心力的比值。第7頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（3）操作方法：a：用質(zhì)量不同的鋼球和鋁球，使他們運(yùn)動(dòng)的半徑r和角速度相同觀察得到：向心力的大小與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，向心力也越大。b：用兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，保持運(yùn)動(dòng)半徑相同，觀察向心力與角速度之間的關(guān)系c：仍用兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，保持小球運(yùn)動(dòng)的角速度相同，觀察向心力的大小與運(yùn)動(dòng)半徑之間的關(guān)系。（4）總結(jié)得到：向心力的大小F與物體質(zhì)量m、圓周半徑r和角速度ω都有關(guān)系，且給出公式：F＝mω2r（說(shuō)明該公式的得到方法，控制變量法、定量測(cè)數(shù)據(jù)）（5）學(xué)生據(jù)推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式第8頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（5）學(xué)生據(jù)推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式

3、向心加速度（1）做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在向心力F的作用下必然要產(chǎn)生一個(gè)加速度，據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到：這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同，叫做向心加速度。

（2）結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)得到第9頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4、說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題：（1）由于a向的方向時(shí)刻在變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是瞬時(shí)加速度的方向不斷改變的變加速運(yùn)動(dòng)。（2）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力是一個(gè)效果力，方向總指向圓心，是一個(gè)變力。（3）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力就是向心力。第10頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、鞏固訓(xùn)練

1：向心加速度只改變速度的

，而不改變速度的

。2、一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它的轉(zhuǎn)速度為原來(lái)的2倍時(shí)，它的線速度、向心力分別變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍？如果線速度不變，當(dāng)角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，它的軌道半徑和所受的向心力分別為原來(lái)的幾倍

3.（1）用CAI課件展示思考與討論中的物理情景（2）分析木塊受幾個(gè)力的作用？各是什么性質(zhì)的力？（3）木塊所受的向心力是由什么提供的？第11頁(yè)，共13頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

四、小結(jié)

1.什么是向心力和向心加速度？它們的大小和方向有什么特點(diǎn)？2.向心力的求解公式（1）

（2）

3.向心加速度的求解公式（