《向心力》教学课件

5.6《向心力》（2课时）

第1课时《向心力的来源分析》

整体设计

【教学目标】：

㈠知识与技能：

L理解向心力的概念：

2.知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来计算。

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。

㈡过程与方法：

1.通过向心力概念的学习，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。

㈢情感态度与价值观：

L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。

【重点难点】：

㈠重点：

向心力概念的建立及计算公式的得出及应用。

㈡难点：

向心力的来源。

【教学用具】：

数学过程

【自主学习】：

一.知识回顾：

㈠曲线运动：

L曲线运动的速度方向沿,由干曲线运动的速度方向,故曲线

运动一定是_______运动。

2.物体做曲线运动的条件是：。

3.力对速度的瞬时改变作用：

（DFDv：；

①同向：运动；②反向：运动；

⑵/J_y：；

⑶F与v成任意夹角：；

①锐角：速度;②钝角：速度;

4.曲线运动的轨迹：o

㈡向心加速度：

L方向：总是指向：;

2•大小：a=o

二.预习新知：

㈠向心力：

1.物体做匀速圆周运动，它具有什么样的加速度？加速度方向朝哪个方向？这个加速度是哪个

力产生的？

答：:

2.什么是向心力？它的大小公式是什么？向心力是恒力还是变力？

答:;

3.向心力是性质力还是效果力？它对物体运动速度的瞬时改变作用是什么？

答：;

㈡变速圆周运动和一般的曲线运动：

1.若物体做匀速圆周运动时所受合力与向心力是什么关系？合力对物体速度的瞬时改变作用

是什么？向心力是否恒力？

答：;

2.若物体做非匀速圆周运动时所受合力与向心力是什么关系？合力对物体速度的瞬时改变作

用是什么？向心力是否恒力？

答：;

3.若物体做的是一般的曲线运动（即不是直线也不是圆周）时，这时曲线各个位置的弯曲程度

是否一样？我们怎么处理这种曲线运动？

答：_________________________________________________________________________________;

【展示交流］：\/

图(5.6・2)

北鬻量心力表达式：温/

㈠向心力演示器：

演示：摇动手柄，小球随之做匀速圆周运动：(控制变量法)

①向心力与质量的关系：co、।•一定，取两球使mA=2mB。

现象：FA=2FB;结论：向心力F^m。

②向心力与半径的关系：m、co一定，取两球使H\=2rB,

现象：FA=2FB;结论：向心力

③向心力与角速度的关系：m、I•一定，使SA=2O)B,

现象：FA=4FB;结论：向心力F8s2。

综上所得：F=marro

㈡圆锥摆粗略验证：如图(5.6<)所示，若已知圆锥摆悬点。到运动平面间的高度差为h,贝!)：

⑴试分析受力，并指出向心力来源；⑵根据向心力公式求出圆锥摆的周期T；⑶为减小实验误

差，在测时间时可用什么方法？

二.向心力的来源分析:

［例题1］：试分析下列各图中物体做匀速圆周运动时所受向心力，并说明向心力可由什么力提

绕地球转动滑水平面内转动动物体旋转

(5.6-5)

［例题2］：如图(5.6・6)所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个质量m=lkg的物体，物体随

筒一起转动，g=10m/s2,己知圆筒半径R=lm,物体与筒壁间动摩擦因数为产0.1。贝!1：⑴该

物体所受的力分别是：,向心力等于;⑵若已知筒转动的角速度

<o=20rad/s时，物体所受筒壁对它的弹力和摩擦力分别为多大？⑶若已知筒转动的角速度

(o=2rad/s时，物体能否与圆筒保持相对静止?

v-04万-2，

注：①E[==m—==m——r=广r；

r『

②瞬时性：适用匀速圆周运动、变速圆周运动。

【达标检测】：

L设质量之比为1:2的甲、乙两人，甲站在赤道上，乙站在北纬45%他们随地球一起转动,

则甲和乙的线速度大小之比为：;他们所受向心力大小之比为：o

图(5.6・7)

2.如图(5.6-8)所示，一质量为m=lkg的小球用长为L=lm的细绳悬挂于O点，将其拉离竖直

位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，g=10m/s2o⑴若小球运动到最低点A

点时速度大小为VA=2.5m/s,试分析小球的受力并指出向心力来源，求出此时绳子拉力大小；

⑵若小球向右运动到B点时速度大小为VB=1.5m/s,且绳子与竖直方向成37。角，试分析小球

的受力并指出向心力来源，求出此时绳子拉力大小，说明此时小球速度大小如何变化。

3.如图(569)所示，一个内壁光滑且顶角为。=37，)的圆锥的轴线垂直于水平面，圆锥固定不动，

一个小球紧贴着内壁在图中所示的水平面内做半径为r=1.2m的匀速圆周运动，g=10m/s2o⑴

分析小球的受力并指明向心力的来源；⑵试求出小球做匀速圆周运动的线速度V、角速度(0和

周期T。

4.一个容器顶部用长为L=2m的细绳悬挂一个质量为m=10kg的铁球，当容器以v=2m/s的速

度做匀速直线运动时，细绳竖直，g=10m/s2。⑴此时绳对铁球拉力T=?⑵如果容器受到阻碍而

突然停下，则在停下瞬间细绳产生的拉力T'=?

图(5610)

【教学反馈】：(请写出你的所感、所得、所疑)

第2课时《向心力的供需分析》

整体设计

【教学目标】：

㈠知识与技能：

1.知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件；

2.结合生活中的实例，知道离心运动的应用和危害及其防止。

3.学会从向心力的供需关系分析圆周运动中的问题。

㈡过程与方法：

培养结合实际分析物理问题的能力。

㈢情感态度与价值观：

培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯。

【重点难点】：

向心力的供需分析。

【教学用具】：

数学过程

【自主学习】：

一,知识回顾：

L由牛顿第一定律知：如果不受外力或所受外力之和为零，则物体将保持

状态或状态。

2.做曲线运动的物体，其速度方向沿。

3.物体做曲线运动的条件是：o

二.预习新知：预习教材（P18〜P29）《离心运动》，完成下列问题：

1.离心运动：________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

2.利用有益的离心运动：

离心机械：⑴离心干燥器（洗衣机脱水筒）；⑵离心转速计；⑶“棉花糖”的制作，

3.防止有害的离心运动：

⑴汽车转弯，不允许超过规定速度；⑵高速转动的砂轮、飞轮，不得超速；⑶飞机俯冲拉起

时，导致过荷c

【展示交流】：个‘V

【合作探究】：

［向心力的供需分析］:J\

［例题1］：一根劲度系数为k=200N/m的轻质弹簧，一端固定在光滑水单④qj

平面上的O点，另一端用胶水固定一个质量为m=lkg的小球，当小球\0/

以v=10m/s的速度在水平面上绕O点作匀速圆周运动时，弹簧总长度\/

为L=lm,贝！⑴分析小球受力并指出向心力来源；⑵求出弹簧原长^^51）

L0二?

［讨论］:⑴若在A点时小球脱离弹簧，则小球将如何运动？

答：______________________________________________________________________________________________

⑵若在A点时小球突然增速为v=20m/s,则小球将如何运动？

答：______________________________________________________________________________________________

⑶若在A点时小球突然减速为v=5m/s,则小球将如何运动？

答:___________________________________________________________________________

2

［结论］:向心力的供需关系：=m—=mco2r,。=工合(沿法线方向的合力)

⑴与七=五需：圆周运动;

⑵时<心：离心运动；(包括％=0)

⑶方供〉心:近心运动。

注：⑴。由内部因素决定(m、v/w>r),盘点由外部因素决定;

⑵离心运动与近心运动均是不稳定的。

［例题2］：如图(5.6・12)所示，细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体，静止于水平面，另一端通

过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔距离为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s在什么范围内m会处于静止状态？

(g=10m/s2)

【达标检测】:

L如图(5.6.13)所示，质量为m=lkg的物体与圆盘保持相对静止，且跟着圆盘一起做匀速圆周

运动，物体到盘中心的距离为r=1m,接触面间的动摩擦因数为肚=04g=10m/s\⑴物体所受

的力分别是：,向心力Fn=;⑵若已知盘转动的角速度为

<o=lrad/s时，物体所受摩擦力为多大？⑶若己知盘转动的角速度为co=4rad/s时，物体能否与

圆盘保持相对静止？

图(5.6-13)

2.如图（5.6・14）所示，质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆一端，杆可绕O点的

轴在竖直平面内自由转动，g=I0m/s2。试求：⑴当小球运动到最高点速度为vi=3m/s时，杆对

小球的弹力大小；（2）当小球运动到最高点速度为V2=6m/s时，杆对小球的弹力大小和方向；⑶

当小球运动到最高点速度为v3=1.5m/s时，杆对小球的弹力大小和方向。

C图（D）

5.6・14

【教学反馈】：（请写出你的所感、所得、所疑）

附录：向心力演示器

［实验目的］:

掌握向心力的大小与哪些因素有关，具体关系是什么。

［实验仪器］:

向心力演示器三个小球（半径相同，两个质量相同）

［实验原理］:

转动手柄，可以使两个

变速塔轮以及长槽和短槽

之匀速转动，槽内的小球就

做匀速圆周运动。使小球做

圆