高中物理：6-2向心力教案

第六章圓周運(yùn)動

第2節(jié)向心力

教學(xué)設(shè)計

1、理解向心力的概念

2、知道向心力與哪些因素有關(guān)

3、能夠應(yīng)用向心力公式求解圓周運(yùn)動的相關(guān)問題

1、理解向心力的概念。（重點(diǎn)）

2、通過實(shí)驗(yàn)探究向心力及影響向心力大小的因素。（重點(diǎn)）

3、應(yīng)用向心力公式解決圓周運(yùn)動問題。（難點(diǎn)）

教師要求

教學(xué)課件。

學(xué)生要求

課前預(yù)習(xí)，查閱資料。

一、導(dǎo)入新課

游樂場中有很多有趣的娛樂項目?？罩酗w椅、過山車，這些驚險刺激的游戲十分受年輕人的

歡迎。在這些娛樂器材運(yùn)行的過程中，人與器材上的座椅一起做著直線運(yùn)動或圓周運(yùn)動，在

做圓周運(yùn)動的過程中，人受到哪些力的作用？合力的方向有什么特點(diǎn)？這就是我們節(jié)課要研

究的問題。

二、新課教學(xué)

（一）向心力

【教師】做圓周運(yùn)動的物體為什么不沿直線飛去而是沿著個圓周運(yùn)動？

【學(xué)生】因?yàn)樗艿搅肆Φ淖饔?/p>

演示實(shí)驗(yàn)：一個小球在細(xì)線的牽引下，繞光滑桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動。

【教師】請分析一下：小球的受力情況是怎樣的？你認(rèn)為使小球做圓周運(yùn)動的力指向何方？

如果用剪刀將細(xì)線剪斷，小球的運(yùn)動情況將是怎樣的？【學(xué)生】小球受重力、支持力、繩

子的拉力。合力是繩子的拉力，方向沿繩子指向圓心。小球會沿水平方向滾出去。

【教師總結(jié)】大量實(shí)例都表明，做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力總指向圓心，這個指

向圓心的力就叫作向心力。

【教師】向心力是如何改變做圓周運(yùn)動的物體的運(yùn)動狀態(tài)的？

【學(xué)生】做勻速圓周運(yùn)動的物體，物體的速度大小不發(fā)生改變，所受合力只改變速度的

方向

【教師】向心力是一種特定性質(zhì)的力嗎？對物體進(jìn)行受力分析時能否考慮向心力

【學(xué)生】向心力不是一種特定性質(zhì)的力，而是一種效果力在對物體進(jìn)行受力分析時，不

需要考慮向心力

【教師】向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為具有某種性質(zhì)的力來命名的。它

是由某個力、某幾個力的合力或某個力的分力來提供的，是根據(jù)力的作用效果命名的。

（二）向心力的大小

【教師】在物理學(xué)中，認(rèn)識物理量時可以先定性了解，然后再探究不同物理量之間的定

量關(guān)系。因此，我們也先通過實(shí)驗(yàn)感受向心力的大小與圓周運(yùn)動的一些運(yùn)動學(xué)物理量之間的

定性關(guān)系，再通過實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步探究向心力的大小與這些量的定量關(guān)系。

教師指導(dǎo)學(xué)生利用器材感受向心力，并提出問題讓學(xué)生思考回答。

問題1:你牽繩的手有什么感覺？

答：手有被繩子拉著的感覺，說明手提供了拉力。

問題2：如果增大或減小小沙袋的線速度，手的感覺有何變化？

答：增大小沙袋的線速度，手提供的拉力增大：減小小沙袋的線速度，手提供的拉力減

小。

問題3：換用不同質(zhì)量的小沙袋，并改變繩子的長度，向心力的大小如何變化?

答：向心力的大小隨小沙袋的質(zhì)量和繩子的長度的改變而改變。

問題4：如果松手，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？

答：小沙袋將會飛出去。

問題5：小沙袋做圓周運(yùn)動時受到哪些力的作用？所受的合外力是哪個？這個力起了什

么作用？

答：小沙袋受到了重力和拉力。所受的合外力是拉力。拉力提供了小沙袋做圓周運(yùn)動的

向心力。

【教師】通過上面的實(shí)驗(yàn)，我們可以知道：做圓周運(yùn)動的物體所受向心力的大小與物體

的質(zhì)量、速度、軌道半徑等因素有關(guān)。我們還可以利用向心力演示器對此進(jìn)行更深入的研究。

實(shí)驗(yàn)探究：教師先在課件上播放視頻，演示向心力演示器的結(jié)構(gòu)和使用方法，然后進(jìn)行

教科書第28~29頁“實(shí)驗(yàn)”中的操作，學(xué)生觀察現(xiàn)象，回答問題，得出結(jié)論。

問題1：用質(zhì)量不同的鋼球和鋁球，使它們運(yùn)動的半徑r和角速度。相同，觀察得到露

出的方格數(shù)比，即兩個小球所受向心力的比值，產(chǎn)與〃?有什么關(guān)系？

答：尸與成正比。

問題2：當(dāng)小球的質(zhì)量m和運(yùn)動的角速度。相同時觀察運(yùn)動的半徑，和小球受到的向心

力的比值，P與r有什么關(guān)系？

答：尸與r成正比。

問題3：當(dāng)小球的質(zhì)量，〃和運(yùn)動的半徑，?相同時，觀察運(yùn)動的角速度。和小球受到的向

心力的比值，F(xiàn)與小有什么關(guān)系？

【教師】仔細(xì)觀察運(yùn)動員擲鏈球時的動作，結(jié)合手握繩子使沙袋加速轉(zhuǎn)動的體會，思考

一下：我們使沙袋加速轉(zhuǎn)動時，繩子牽引沙袋的方向與沙袋運(yùn)動的方向垂直嗎？

【學(xué)生】繩子牽引沙袋的方向與沙袋運(yùn)動的方向不垂直

【教師】這也就是說，它所受的合力并不嚴(yán)格指向運(yùn)動軌跡的圓心。如圖所示是做圓周

運(yùn)動的沙袋正在加速轉(zhuǎn)動的情況。。是沙袋運(yùn)動軌跡的圓心，F(xiàn)是繩對沙袋的拉力。尸產(chǎn)生

的是怎樣的作用效果？

【學(xué)生】可以把尸分解為兩個相互垂直的分力：跟圓周相切的分力片和指向圓心的分

力居。R與沙袋運(yùn)動的速度同向，使得沙袋的速度越來越大：人指向圓心，提供沙袋做圓

周運(yùn)動所需的向心力，改變沙袋速度的方向。

【教師】合力提供向心力的運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動，合力同時提供向心力和切向力的圓周

運(yùn)動就是變速圓周運(yùn)動。

運(yùn)動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動，可以稱為一般的曲線運(yùn)動.盡管這時曲線

各個位置的彎曲程度不樣，但在研究時，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點(diǎn)在每

小段的運(yùn)動都可以看作圓周運(yùn)動的一部分（如下圖）這樣，在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的

運(yùn)動時，就可以采用圓周運(yùn)動的分析方法來處理了。

V

三、課堂小結(jié)

’方向：指向圓心

,,v2,『2%丫

向心力，r'"

作用效果：改變線速度的方向

十、店（勻速圓周運(yùn)動：合外力

來源

'1變速圓周運(yùn)動：合外力沿半徑的分力

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四、作業(yè)設(shè)計

完成課本第30頁習(xí)題

第2節(jié)向心力

1.向心力

（1）定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體受到的始終指向圓心的合力，叫作向心力。

（2）方向：沿半徑指向圓心。

V2,

（3）向心力公式：F-m一=mco^r

R

（4）向心力的作用效果：只改變物體運(yùn)動的速度方向，不改變速