向心力教案设计

向心力

课题向心力单元6学科物理年级高一

本节课是物理必修二第6章第2节内容，是在学生已经学习了匀速圆周运动，

对匀速圆周运动有了一定理解的基础上的进一步学习。学生知道匀速圆周运动是一

种变速运动，只是表面的知道，为什么线速度的方向时刻在变？是什么力来改变物

体的这种运动状态，这个力有何特点？学生带着这些疑问来进入本节课的学习。本

节课从学生的实际出发，结合学生前面所学知识，注重创设物理背景，应用牛顿第

教材分析二定律，初步得出向心力的大小：引导学生对具体问题的分析，解决向心力来源问

题；通过学生刍己动手实验，验证向心力公式，并分析得到影响向心力的因素。这

个过程中加强学生的活动，使学生充分思考讨论、大胆猜想，敢于提出自己的想法，

逐渐提高科学素养。最后把分析圆周运动的方法推广到研究一般的曲线运动，在此

过程中引导学生分析得出匀速圆周运动的加速度特点。本节知识在圆周运动部分处

于核心地位，既有定性结论，又有定量计算，知识要求较高。

一、教学目标

1、理解向心力的概念及其表达式的确切含义。

2、知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用来进行计算。

3、知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力。

教学目标与二、核心素养

核心素养物理观念：建立向心力的物理观念，掌握向心力的确切含义。

科学思维：在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。

科学探究：.通过向心力概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法。

科学态度与责任：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。

教学重点1、理解向心力的概念。

2、理解牛顿第二定律在圆周运动卜•的应用，会确定轨道平面、圆心及向心力。

教学难点向心力的确定和运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

出示图片:勇敢者转盘;空中飞椅观看图片，思通过学生熟悉的

导入新课勇敢者转盘，空中飞椅，它们与人一起做匀速考物体能够做物理情景，便于

圆周运动。匀速圆周运动引发学生从已有

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你知道它们在运动过程中所受合力的方向有的原因物理知识出发思

什么特点吗？考，引出新知

这就是我们今天将要学习的问题。

一、向心力

，■

4

做圆周运动的物体，其运动状态在不断变化，

说明物体一定受到了力的作用。

那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何特

点呢？

思考与讨论:一个小球在细线的牵引下，绕龙滑学生思考讨论激发学生的思

臬面上的图制做匀速圆周运动。小球受到哪儿人力学生代表发表维，充分调动学

作用？用剪刀将细线剪断，观察小球将做什么运自己的见解。习的积极性。通

动？你认为使小球做圆周运动的力指向何方？过学生发表见

解，培养学生语

言表达能力和分

讲授新课

研究小球所受合力的方向析问题的能力。

u二二〈二"

1G

FN与G相平衡，所以合力为F

小球受到重力，桌面支持力和细线的拉力作

用。

用剪刀将细线剪断，小球将沿切线方向飞出，

做匀速直线运动。

结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，

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且与线速度V垂直。

对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小

不发生改变，因此，所受合力只改变速度的方向。

1、向心力

做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆

心，这个指向圆心的力就叫作向心力，用符号：Fn

2、方向：始终指向圆心（与v垂直或与半径垂

直）,是变力。

3、向心力的作用只改变线速度的方向。

4、向心力来源

向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具

有确定性质的某种力，它可以是某一个力或者几个

力的合力提供的。

学生分析物体学生掌握向心力

受力，说出什的来源

F/：

T么力提供物体

做圆周运动的

mg

向心力

如图：拉力和重力的合力提供物体做匀速圆周

运动向心力。

出示图片：地球绕太阳的运动

地球绕太阳口勺运动可近似看作匀速圆周运动，

太阳对地球的引力提供向心力。

\

区—

\3

•*

飞椅与人一起做圆周运动的向心力Fn则是由

绳子斜向上方的位力F和所受重力G的合力提供学生观看木块掌握向心力的来

的。随转盘一起做源

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的研究。

做i做：探究向心力大小的表达式

1、实验器材：向心力演示器、两个质量相同

的钢球和一个质量小的铝球。

45

23

学生观察向心为下面的实验顺

向心力演示器

力演示器，掌利进行打下基础

2、向心力演示器的构造

握向心力演示

匀速转动手柄1、变速塔轮2和3、长槽4和

器的构造

短槽5、横臂6、弹簧测力套筒7、标尺8。

3、原理

匀速转动手柄，使变速塔轮以及长槽和短槽和

槽内的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动

的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡

板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测刀套

筒下降，从而露出标尺。根据标尺上露出的红白相

间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心刀的

比值。

4、实验步骤

（1）向心力与质量关系

学生动手实验锻炼学生的动手

让钢球与铝球的质量之比为2:1。将钢球和铝

并观看向心力总结能力

球分别放在相同半径处，摇动手柄。观察套桶露出

与质量关系的

标度的格数，比谈向心力的大小。

视频，向心力

出示视频：向心力与质量关系

与角速度的关

其他条件相同的条件下，质量越大，套桶露出

系的视频，向

标度的格数越多，即向心力越大。

心力与半径的

（2）向心力与角速度的关系

关系的视频，

将两个质量用同的小钢球放在相同半径处。皮

并总结实验结

带套在两个半径为2:1的塔轮上，转动手柄观察套

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筒露出标度的格数，比较向心力的大小。论。

出示视频：向心力与角速度的关系

其他条件相同的条件下，角速度越大，套桶露

出标度的格数越多，即向心力越大。

（3）向心力与半径的关系

将两个质量用同的钢球分别放在不同半径处。

摇动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心刀的

大小。

出示视频：向心力与半径的关系

其他条件相同的条件下，半径越大，套桶露出

标度的格数越多，即向心力越大。

精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：

2

Fn=m（o2r由：v=3i•得：Fn=mv/r

三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点

1、加速、减速、改变速度方向

（1）加速：速度方向与力的方向相同

（2）减速：速度方向与力的方向相反

V

F

（3）力的方向与速度方向垂直，只改变速度

方向，不改变速度的大小。

学生阅读课文锻炼学生的自主

2、变速圆周运动的特点说出变速圆周学习能力

如图：做圆周运动的沙袋正在加速转动。0是运动的特点

沙袋运动轨迹的圆心，F是绳对沙袋的拉力。

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©

根据F产生的效果，可以把F分解为两个相互

垂直的分力：跟圆周相切的分力R和指向圆心的分

力Fn。Ft与沙袋运动的速度同向，使得沙袋的速度

越来越大；Fn指向圆心，提供沙袋做圆周运动所需

的向心力，改变沙袋速度的方向。

学生思考讨论进一步理解变速

并回答运动

Fn改变速度的方向F,改变速度的大小

思考与讨论:当物体做圆周运动的线速度逐渐

减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角是

大于90。还是小于90。呢？

大于90。R与物体运动的速度反向，使得物体

的速度越来越小：Fn指向圆心，提供物体做圆周运

动所需的向心力，改变物体速度的方向。

迸）

3、一般的曲线运动

（1）定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周

的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。阅读课文说出锻炼学生的自主

（2）研究方法：采用圆周运动的分析方法来一般的曲线运学习能力

处理动的定义和研

究方法

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在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的

小段,质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的

一部分。

这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动

时，就可以采用圆周运动的分析方法来处理了。

学生练习巩固本节的知识

课堂练习

1、用细线拴住一球做匀速圆周运动，下列说

法中正确的是（）

A.在线速度一定情况下，线越长越易断

B.在线速度一定情况下，线越短越易断

C.在角速度一定情况下，线越长越易断

D.在角速度一定情况下，线越短越易断

答案:BC

2、如图所示，小物块A与圆柱保持相对静止，

跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A受力情况是受

（）

A.重力、弹力

B.重力、向心力

C.重力、强力和摩擦力

D.重力、弹力、向心力和摩擦力

答案：C

3、关于向心力的下列说法正确的是（）

A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力。

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B.向心力只能改变做圆周运动的物体的速度

方向，不能够改变速度的大小。

C.做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心,

所以是恒力。

D.做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变

线速度的大小。

答案：B

4、如图所示，一辆轿车正在水平路面上转弯,

下列说法正确的是（）

A.水平路面对轿车弹力的方向斜向上

B.轿车受到的静摩擦力提供转弯的向心力

C.轿车受到的向心力是重力、支持力和牵引

力的合力

D.轿车所受的合力方向•定与运动路线的切

线方向垂直

答案：B

拓展提高

1、两个质量相同的小球，在同一水平面内做

匀速圆周运动，悬点相同，如图所示，A运动的半

径比B的大，则（）

A.A所需的向心力比B的大

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B.B所需的向心力比A的大

C.A的角速度比B的大

D.B的角速度比A的大

答案：A

2、质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道

的内侧运动如图所示，经过最高点而不脱离轨道的

速度临界值是v,当小球以2V的速度经过最高点时，

对轨道的压力值是（）

O

A、0

B、mg

C>3mg

D、5mg

答案：c

3、在水平地面上，用水平拉力拉着木箱沿圆

弧匀速转弯，0点为圆心。能正确的表示拉力F及

木箱所受摩擦力f的图是（）

B.

?0

„上/

010■

11

c.f;/0•产J

答案：B

课堂小结1、做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向