高中物理2[1].2《向心力》教案（粤教版必修2）

用心 爱心 专心 第二节第二节 向心力向心力 课标要求课标要求 知识和技能 1 经历向心力的实验探究过程 体验什么力是向心力及向心力与哪些因 素有关 知道向心力的两种表达式和其物理意义 2 理解向心加速度的两种表达式和其物理意义 会判断向心加速度在什 么情况下与半径成正比 什么情况下与半径成反比 3 会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物 理现象 过程和方法 1 通过向心力和向心力加速度概念的学习 知道从不同角度研究问题的 方法 2 体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用 情感 态度和价值观 1 经历科学探究的过程 领略实验是解决物理问题的一种基本途径 培 养学生实事求是的科学态度 2 通过探究活动 使学生获得成功的喜悦 提高他们学习物理的兴趣和 自信心 3 通过向心力和向心加速度概念的学习 认识实验对物理学研究的作用 体会物理规律与生活的联系 教学重点教学重点 向心力和向心加速度的理解和应用 教学难点教学难点 向心力和向心加速度的理解和应用 教学方法教学方法 实验 讲解 归纳 推理法 教学过程教学过程 1 1 向心力的教学向心力的教学 利用本节教科书中图 2 2 1 给足学生时间认真做好该实验 让学生来 回答他们的手有什么感觉 如果增大或减少转的速度 手的感觉又如何 如 果松手 将会发生什么现象 2 2 向心加速度的教学向心加速度的教学 直接用牛顿第二定律推导出向心加速度的表达式 3 3 生活中的向心力生活中的向心力 1 汽车转弯 利用书中内容即可 而后讨论和分析转盘上用细线栓 着的小球的匀速圆周运动的向心力 转盘上木块的匀速圆周运动的向心力是 如何提供的 摩托车赛车手转弯时向里倾斜的向心力是如何提供的 2 荡秋千通过最低点 人对底座的压力 汽车通过拱形桥顶 对桥面 是压力 游乐园中的翻滚过山车通过最高点时 人不掉下来的最小速度是多 大等等 3 圆锥摆 4 4 练习 练习 1 甲 乙两物体都在做匀速圆周运动 以下各种情况下哪个物体的向心 加速度较大 A 它们的线速度相等 乙的半径小 B 它们的周期相等 甲的半径大 用心 爱心 专心 图 1 C 它们的角速度相等 乙的线速度小 D 它们的线速度相等 在相同的时间内甲与圆心的连线扫过的角度比 乙的大 2 一部机器由电动机带动 机器上的皮带轮的半径 是电动机皮带轮半径的 3 倍 如图所示 皮带 与两轮之间不发生滑动 已知机器皮带轮边缘 上一点的向心加速度为 0 10m s2 1 电动机皮带轮与机器皮带轮的转速比 21 n n是多少 2 机器皮带轮上 A 点到转轴的距离为轮半径的一半 A 点的向心加速 度是多少 3 电动机皮带轮边缘上某点的向心加速度是多少 小结小结 作业作业 教后记教后记 向心力 向心加速度 习题课 教学目标教学目标 知识和技能 1 进一步掌握向心力 向心加速度的有关知识 理解向心力 向心加速度 的概念 2 熟练应用向心力 向心加速度的有关公式分析和计算有关问题 过程和方法 通过该节习题课 培养学生运用知识解决问题的能力 情感 态度和价值观 培养学生认真的科学态度和大胆探究的心理品质 教学重点 教学重点 理解向心力 向心加速度的概念并会运用它们解决实际问题 教学难点教学难点 应用向心力 向心加速度的有关公式分析和计算有关问题 教学方法 教学方法 讲练结合 教学过程教学过程 一 复习提问 一 复习提问 1 什么是向心力 向心加速度 2 向心力和向心加速度的大小怎样计算 二 例题精讲 二 例题精讲 例题 1 A B 两质点均做匀速圆周运动 mA mB RA RB 1 2 当 A 转 60 转时 B 正好转 45 转 则两质点所受向心力之比为多少 学生解答本题 教师巡回指导 例题 2 如图 1 A B C 三个物体放在水平旋转的圆盘上 三物与转盘 电动机 皮带轮 A 机器皮 带轮 用心 爱心 专心 图 4 的最大静摩擦因数均为 A 的质量是 2m B 和 C 的质量均为 m A B 离轴 距离为 R C 离轴 2R 若三物相对盘静止 则 A 每个物体均受重力 支持力 静摩擦力 向心力四个力作用 B C 的向心加速度最大 C B 的摩擦力最小 D 当圆台转速增大时 C 比 B 先滑动 A 和 B 同时滑动 例题 3 如图 线段 OA 2AB AB 两球质量相等 当它们绕 O 点在光 滑的水平桌面上以相同的角速度转动时 两线段拉力之比 TBA TOB为 A 2 3B 3 2 C 5 3D 2 1 三 课堂练习 三 课堂练习 1 关于质点做匀速圆周运动的下列说法中 错误的是 A 由 a r v2 可知 a 与 r 成反比B 由 a 2r 可知 a 与 r 成正比 C 由 v r 可知 与 r 成反比D 由 2 n 可知 与 n 成反比 2 有长短不同 材料相同的同样粗细的绳子 各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上 做匀速圆周运动 那么 A 两个小球以相同的线速度运动时 长绳易断 B 两个小球以相同的角速度运动时 长绳易断 C 两个球以相同的周期运动时 短绳易断 D 不论如何 短绳易断 3 一质量为 m 的木块 由碗边滑向碗底 碗内表面是半径为 r 的球面 由于摩擦力的作 用 木块运动的速率不变 则 A 木块的加速度为零B 木块所受合外力为零 C 木块所受合外力的大小一定 方向改变 D 木块的加速度大小不变 4 关于向心加速度 下列说法正确的是 A 它描述的是线速度方向变化的快慢B 它描述的是线速度大小变化的快慢 C 它描述的是向心力变化的快慢D 它描述的是转速的快慢 5 如图 所示 原长为 L 的轻质弹簧 劲度系数为 k 一端系在圆盘的中心 O 另一端系一质量为 m 的金属 球 不计摩擦 当盘和球一起旋转时弹簧伸长量为 L 则盘旋转的向心加速度为 角速度为 6 小球做匀速圆周运动 半径为 R 向心加速率为 a 则 A 小球受到的合力是一个恒力B 小球运动的角速度为 R a C 小球在时间 t 内通过的位移为raR D 小球的运动周期为 2 a R 7 汽车在半径为 R 的水平弯道上转弯 车轮与地面的摩擦系数为 那么汽车行驶的最 大 速率为 图 2 用心 爱心 专心 四 布置作业 四 布置作业 圆周运动中的临界问题圆周运动中的临界问题 习题课习题课 课标要求课标要求 知识和技能 1 会运用受力分析及向心力公式解决圆周运动的临界问题 2 会分析判断临界时的速度或受力特征 过程和方法 通过该节习题课 培养学生运用知识解决问题的能力 情感 态度和价值观 培养学生认真的科学态度和大胆探究的心理品质 教学重点教学重点 掌握解决圆周运动的两种典型的临界问题 教学难点教学难点 会分析判断临界时的速度或受力特征 教学过程教学过程 一 一 复习有关概念复习有关概念 1 向心加速度的概念 2 向心力的意义 由一个力或几个力提供的效果力 二 新课二 新课 1 在竖直平面内作圆周运动的临界问题 在竖直平面内作圆周运动的临界问题 如图 1 图 2 所示 没有物体支承的小球 在竖直平面作圆周运动过 最高点的情况 临界条件 绳子或轨道对小球没有力的作用 v临界 Rg 能过最高点的条件 v 当 v 时 绳对球产生拉力 轨道 RgRg 对球产生压力 不能过最高点的条件 v v临界 实际上球没到最高点时就脱离了轨 道 如图 3 所示情形 小球与轻质杆相连 杆与绳不同 它既能产生拉力 也能产生压力 能过最高点 v 临界 0 此时支持力 N mg 当 0 v 时 N 为支持力 有 0 N mg Rg 且 N 随 v 的增大而减小 当 v 时 N 0 Rg 当 v N 为拉力 有 N 0 N 随 v 的增大 Rg R 绳 图 1 v0 v R 图 2 v O R 杆 图 3 b O a 图 4 用心 爱心 专心 而增大 例例 1 99 年高考题 如图 4 所示 细杆的一端与一小球相连 可绕过 O 的水平轴自由转动 现给小球一初速度 使它做圆周运动 图中 a b 分别表示 小球轨道的最低点和最高点 则杆对球作用力可能是 A A a 处为拉力 b 处为拉力 B a 处为拉力 b 处为推力 C a 处为推力 b 处为拉力 D a 处为推力 b 处为推力 例例 2 长度为 L 0 5m 的轻质细杆 OA A 端有一 质量为 m 3 0kg 的小球 如图 5 所示 小球以 O 点为 圆心在竖直平面内做圆周运动 通过最高点时小球的速 率是 2 0m s g 取 10m s2 则此时细杆 OA 受到 B A 6 0N 的拉力B 6 0N 的压力 C 24N 的拉力D 24N 的压力 例例 3 可以由学生板演 长 L 0 5m 质量可以忽略的 的杆 其下端固定于 O 点 上端连接着一个质量 m 2kg 的小球 A A 绕 O 点做圆周运动 同图 5 在 A 通过最 高点 试讨论在下列两种情况下杆的受力 当 A 的速率 v1 1m s 时 当 A 的速率 v2 4m s 时 2 在水平面内作圆周运动的临界问题 在水平面内作圆周运动的临界问题 在水平面上做圆周运动的物体 当角速度 变化 时 物体有远离或向着圆心运动的 半径有变化 趋势 这时 要根据物体的受力情况 判断物体受某个力是否 存在以及这个力存在时方向朝哪 特别是一些接触力 如静摩擦力 绳的拉力等 例例 4 如图 6 所示 两绳系一质量为 m 0 1kg 的小 球 上面绳长 L 2m 两端都拉直时与轴的夹角分别为 30 与 45 问球的角速度在什么范围内 两绳始终张 紧 当角速度为 3 rad s 时 上 下两绳拉力分别为多大 例例 5 如图 7 所示 细绳一端系着质量 M 0 6kg 的物体 静止在水平肌 另一端通 过光滑的小孔吊着质量 m 0 3kg 的物体 M 的中与圆孔距离为 0 2m 并知 M 和水平面的 最大静摩擦力为 2N 现使此平面绕中心轴线 转动 问角速度 在什么范围 m 会处于静止 状态 g 10m s2 3 巩固练习 巩固练习 1 汽车通过拱桥颗顶点的速度为 10 m s 时 车对桥的压力为车重的 3 4 A L O m 图 5 M r o m 图 7 30 45 A B C 图 6 N mg r o 图 8 用心 爱心 专心 如果使汽车驶至桥顶时对桥恰无压力 则汽车的速度为 A 15 m sB 20 m sC 25 m sD 30m s 2 如图 8 所示 水平转盘上放有质量为 m 的物块 当物块到转轴的距离为 r 时 连接物块和转轴的绳刚好被 拉直 绳上张力为零 物体和转盘间最大静摩擦力是其 下压力的 倍 求 当转盘角速度 1 时 细绳的拉力 T1 g 2r 当转盘角速度 2 时 细绳的拉力 T2 3 g 2r 4 课后参考题 课后参考题 1 一内壁光滑的环形细圆管 位于竖直平面内 环的半径为 R 比细管半 径大得多 在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球 可视为质点 A 球 的质量 m1 B 球的质量为 m2 它们沿环形管顺时针 运动 经过最低点时的速度都为 v0 设 A 球运动到 最低点 B 球恰好运动到最高点 若要此时两球作 用于圆管的合力为零 那么 m1 m2 R 与 v0 应满 足的关系式是 97 年高考题 2 如图 9 所示 一个光滑的圆锥体固定在水平 桌面上 其轴线沿竖直方向 母线与轴线之间的夹 角为