湖南省中方縣高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 5.6 向心力教案 新人教版必修2.doc

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6　向心力 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.學(xué)習(xí)向心力概念,知道向心力是根據(jù)力的效果命名的. 2.熟悉影響向心力大小的各個(gè)因素,并能用來進(jìn)行簡(jiǎn)單的情景計(jì)算. 3.初步了解變速圓周運(yùn)動(dòng)切向力和法向力的作用效果. 4.知道處理一般曲線運(yùn)動(dòng)的思想方法. 自主探究 1.向心力:做　　　運(yùn)動(dòng)的物體,會(huì)受到指向　　的合力,這個(gè)合力叫做向心力. 2.向心力總是指向　　　　,始終與　　垂直,只改變速度的　　,而不改變速度的　　　　. 3.向心力是根據(jù)力的　　　　(選填“性質(zhì)”或“效果”)命名的. 4.如果物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),向心力就是物體受到的　　　　;如果物體做　　　　運(yùn)動(dòng)(線速度大小時(shí)刻改變),向心力并非是物體受到的合外力. 5.把向心加速度的表達(dá)式代入牛頓第二定律,可得到向心力大小的公式 Fn=　　=　　=　　　=　　　　 合作探究 一、向心力 感受性實(shí)驗(yàn)一:感受小車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中受幾個(gè)力作用,所受合力有什么特點(diǎn). [小組合作] 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力的特點(diǎn): 1.大小:　　　　　　　　　　. 2.方向:　　　　　　　　　　. 3.小車做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同,所受繩的拉力就　　　　(選填“相同”或“不同”). 感受性實(shí)驗(yàn)二:觀看3段視頻材料,通過對(duì)研究對(duì)象的受力分析,從理論上總結(jié)向心力的定義、方向、特點(diǎn)、作用效果和向心力大小的表達(dá)式. 【案例分析一】小球在光滑平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 1.小球受哪些力?　　　　　　　　　　　　;所受合力方向:　　　　　　. 2.哪些力提供向心力?　. 【案例分析二】橡皮隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3.橡皮受哪些力?　　　　　　　　　　　　;所受合力方向:　　　　　　. 4.哪些力提供向心力?　. 【案例分析三】人在轉(zhuǎn)椅中做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 5.人受哪些力?　　　　　　　　　　　　;所受合力方向:　　　　　　. 6.哪些力提供向心力?　. [歸納總結(jié)] 1.向心力的定義:　. 2.向心力的方向:　. 3.向心力的大小表達(dá)式:　. 4.向心力的特點(diǎn): 5.向心力的作用效果: 【實(shí)驗(yàn)探究】 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)原理: 實(shí)驗(yàn)器材: 實(shí)驗(yàn)過程: 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄: 次數(shù) 半徑r/cm 高度h/cm 圈數(shù)n/圈 時(shí)間t/s 線速度 v/(ms-1) Fn/N F合/N 1 2 3 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論: 二、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng) 感受性實(shí)驗(yàn)三:感受物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小變化和向心力大小變化. [小組合作] 1.物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)在最高點(diǎn)速度　　　　,在最低點(diǎn)速度　　　　,是　　　　圓周運(yùn)動(dòng). 2.做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受切向力的作用效果是　　　　　　　　,所受法向力的作用效果是　　　　　　　　,所以合力　　　　(選填“是”或“不是”)恒力,　　　　(選填“指向”或“不指向”)圓心. 3.閱讀教材知道處理一般曲線運(yùn)動(dòng)的方法. 課堂檢測(cè) 1.下列關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力的說法中正確的是(　　) A.物體除受其他的力外還要受到一個(gè)向心力的作用 B.物體所受的合外力提供向心力 C.向心力是一個(gè)恒力 D.向心力的大小一直在變化 2.下列關(guān)于向心加速度的說法中,不正確的是(　　) A.向心加速度的方向始終與速度的方向垂直 B.向心加速度的方向保持不變 C.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度是恒定的 D.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度的大小不斷變化 3.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,下列物理量不變的是(　　) A.向心加速度　　　　　B.線速度　　　　　C.向心力　　　　　D.角速度 4.如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)盤上,有一個(gè)相對(duì)于盤靜止的物體,隨盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),關(guān)于它的受力情況,下列說法中正確的是(　　) A.只受到重力和盤面的支持力的作用 B.只受到重力、支持力和靜摩擦力的作用 C.除受到重力和支持力外,還受到向心力的作用 D.受到重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用 5.如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體與圓筒一起運(yùn)動(dòng),物體相對(duì)桶壁靜止,則(　　) A.物體受到4個(gè)力的作用 B.物體所受向心力是物體所受的重力提供的 C.物體所受向心力是物體所受的彈力提供的 D.物體所受向心力是物體所受的靜摩擦力提供的 6.在一段半徑為R的圓弧形水平彎道上,已知彎道路面對(duì)汽車輪胎的最大靜摩擦力等于車重力的μ倍,則汽車拐彎時(shí)的安全速度是(　　) A.v≤ B.v≤ C.v≤ D.v≤μ 7.如圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置,右輪的半徑為r,a是它邊緣上的一點(diǎn),左側(cè)是一輪軸,大輪的半徑為4r,小輪的半徑為2r,b點(diǎn)在小輪上,到小輪中心的距離為r,c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上,若在傳動(dòng)過程中皮帶不打滑,則(　　) A.a點(diǎn)與b點(diǎn)的線速度大小相等 B.a點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等 C.a點(diǎn)與c點(diǎn)的角速度大小相等 D.a點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小相等 8.一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,如果軌道半徑不變,轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍,所需的向心力就比原來的向心力大40N,物體原來的向心力大小為　　　　. 9.如圖所示,小球A質(zhì)量為m,固定在長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕細(xì)直桿一端,并隨桿一起繞桿的另一端O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).如果小球經(jīng)過最高位置時(shí),桿對(duì)球的作用力為拉力,拉力大小等于球的重力.求: (1)小球在最高位置時(shí)的速度大小; (2)若小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)速度為,求桿對(duì)球的作用力的大小和球的向心加速度大小. 10. 如圖所示,在光滑水平桌面上有一光滑小孔O,一根輕繩穿過小孔,一端連接質(zhì)量為m=1kg的小球A,另一端連接質(zhì)量為M=4kg的重物B. (1)當(dāng)小球A沿半徑r=0.1m的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其角速度為ω=10rad/s時(shí),物體B對(duì)地面的壓力為多大? (2)當(dāng)A球的角速度為多大時(shí),B物體對(duì)地面的壓力剛好為零?(g取10m/s2) 參考答案 自主探究 1.勻速圓周　圓心 2.圓心　速度　方向　大小 3.效果 4.合力　變速圓周運(yùn)動(dòng) 5.man　m　mω2r　mr 合作探究 一、向心力 感受性實(shí)驗(yàn)一:1.恒定不變　2.時(shí)刻指向圓心　3.不同 感受性實(shí)驗(yàn)二:1.重力、支持力和拉力　指向圓心　2.繩的拉力　3.重力、支持力和靜摩擦力　指向圓心　4.盤面對(duì)橡皮的靜摩擦力　5.重力和支持力　　指向圓心　6.重力和支持力的合力或者說支持力的水平分力 [歸納總結(jié)] 1.把做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的始終指向圓心的合力叫做向心力 2.始終指向圓心 3.Fn=man=m=mω2r=mr 4.(1)向心力是變力(方向時(shí)刻變化);(2)向心力可以是彈力、重力、摩擦力等性質(zhì)力,也可以是這些性質(zhì)力的合力或分力;(3)向心力是一個(gè)效果力. 5.只改變運(yùn)動(dòng)(速度)方向,不改變運(yùn)動(dòng)(速度)大小. [實(shí)驗(yàn)探究]略 二、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng) 感受性實(shí)驗(yàn)三:1.最小　最大　變速 2.改變速度大小　改變速度方向　不是　不指向 3.一般曲線→小段圓弧→圓周運(yùn)動(dòng) 課堂檢測(cè) 1.B　解析:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定是合外力提供向心力,向心力不是恒力,方向要不斷變化,而且是效果力. 2.BCD　解析:向心加速度方向不斷變化且始終沿半徑方向. 3.D　4.B　5.C 6.A　解析:滑動(dòng)摩擦力提供向心力時(shí)μmg=m,v=,安全速度一定不能大于它. 7.D　解析:題中b、c、d三點(diǎn)角速度相同,a、c線速度相同.找到隱含條件是解決本題的關(guān)鍵. 8.5N 9.解析:(1)在最高點(diǎn),重力與桿的拉力的合力提供向心力 2mg=m,解得v= (2)在最低點(diǎn),F-mg=m,得F=7mg. 向心加速度為a=,a=6g. 答案:(1)　(2)7mg　6g 10.解析:(1)設(shè)繩提供的向心力大小為F,地面對(duì)B的支持力為FN,有 F=mω2r FN+F=Mg,得FN=30N 由牛頓第三定律可得物體對(duì)地面的壓力為30N. (2)設(shè)此時(shí)的角速度為ω1,繩的拉力等于B物體的重力,即F=40N F=mω2r,解得ω=20rad/s 答案:(1)30N　(2)20rad/s