高一物理向心力

1、高中物理新人教版必修系列課件5.7 向心力新課標(biāo)要求新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能（一）知識(shí)與技能1、理解向心力的概念。2、知道向心力大小與哪些因素有關(guān)。理解公式的確切含義，并能用來進(jìn)行計(jì)算。3、知道在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力和向心加速度。（二）過程與方法（二）過程與方法通過用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)來了解向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并理解公式的含義。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)動(dòng)手的習(xí)慣并提高分析問題、解決問題的能力。感受成功的快樂，體會(huì)實(shí)驗(yàn)的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)明確向心力的意義、作用、公式及其變形。教學(xué)

2、難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)如何運(yùn)用向心力、向心加速度的知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象。1、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定有加速度嗎？為什么？2、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度有什么特點(diǎn)？寫出向心加速度的公式。3、做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受力嗎？思考：思考：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的受力有什么特點(diǎn)？受力的方向和大小如何確定？花樣滑冰水平光滑平面水平光滑平面小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)NGF1 1

3、、小球受哪些力的作用？、小球受哪些力的作用？2 2、這幾個(gè)力的合力是什么？沿什么方向？、這幾個(gè)力的合力是什么？沿什么方向？ 這個(gè)合力起什么作用？這個(gè)合力起什么作用？vFvFvFFv做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合外力指向物體，合外力指向圓心，與速度圓心，與速度V V垂垂直直 2、方向：方向：總指向圓心，與速度垂直，方向不斷變化。3 3、效果：、效果：只改變速度方向，不改變速度大小。只改變速度方向，不改變速度大小。一、向心力1、定義：、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到一個(gè)指向圓心的合力，這個(gè)力叫做向心力。注意：注意：1、向心力是根據(jù)效果命名的力，并不是一種新的性質(zhì)的力。2 2、向心力的

4、、向心力的來源來源：可以是重力、彈：可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個(gè)力的以是幾個(gè)力的合力，合力，還可以是某個(gè)還可以是某個(gè)力的力的分力分力。GFfFNGTF總結(jié)分析向心力來源的思路 明確研究對象 確定圓周運(yùn)動(dòng)所在的平面，明確圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡、半徑及圓心圓心位置 進(jìn)行受力分析，分析指向圓心方向的合力即向心力。向心力的大小與哪些物理量有關(guān)呢？ 探究向心力的大?。禾骄肯蛐牧Φ拇笮。? 1、提出問題：、提出問題：向心力的大小與哪些因素有關(guān)？向心力的大小與哪些因素有關(guān)？2 2、猜想假設(shè)：、猜想假設(shè)：FnFn與與m m、r r、有關(guān)有關(guān)3 3、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：、設(shè)計(jì)

5、實(shí)驗(yàn)：4 4、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：控制變量法控制變量法保持保持r r、m m一定一定FnFn與與的關(guān)系的關(guān)系保持保持m m、一定一定FnFn與與r r的關(guān)系的關(guān)系保持保持r r、一定一定FnFn與與m m的關(guān)系的關(guān)系5 5、得出結(jié)論：、得出結(jié)論：保持保持r r、m m一定一定Fn 2保持保持m m、一定一定Fn r保持保持r r、一定一定Fn m Fn km2r向心力演示器向心力演示器1 1、公式：、公式：F Fn n = mr = mr2 2二、向心力的大小= mv= mv2 2/r/r= mr(2/T)= mr(2/T)2 22、單位： m mkgkg r rm m rad/srad/s

6、 v vm/sm/s T Ts s FnN 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)： 方向始終指向圓心，不斷改變 大小保持不變?nèi)?、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)閱讀課本閱讀課本P53P54思考回答以下問題：思考回答以下問題：1、變速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力也指向圓心嗎？、變速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力也指向圓心嗎？ 變速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小是怎么改變的？變速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小是怎么改變的？2、怎么分析研究一般的曲線運(yùn)動(dòng)？、怎么分析研究一般的曲線運(yùn)動(dòng)？1、做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的力FFnFtF Ft t 切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小. .F Fn n 向心分力，它產(chǎn)生向心加速度

7、，改變速度的方向向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向. . 加速加速2 2、處理一般曲線運(yùn)動(dòng)的方法：、處理一般曲線運(yùn)動(dòng)的方法： 把把一般一般曲線分割為許多極短的小段，每一段曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧都可以看作一小段圓弧. .這些圓弧的彎曲程度不一這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑樣，表明它們具有不同的曲率半徑. .注意到這點(diǎn)區(qū)注意到這點(diǎn)區(qū)別之后，在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，別之后，在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理了就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理了. .r1r2例例1 1：關(guān)于向心力說法中正確

8、的是（：關(guān)于向心力說法中正確的是（ ）A A、物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的力叫向心力；、物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的力叫向心力；B B、向心力不改變速度的大?。?、向心力不改變速度的大??；C C、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的的物體所受向心力是不變的；、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的的物體所受向心力是不變的；D D、向心力、向心力是除物體所受重力、彈力以及摩擦力以是除物體所受重力、彈力以及摩擦力以 外的一種新的力外的一種新的力B例例2 甲乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)甲乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng), ,其質(zhì)量之比其質(zhì)量之比為為12,12,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為12,12,在相同時(shí)間內(nèi)甲在相同時(shí)間內(nèi)甲轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)過4 4周，乙轉(zhuǎn)過周，乙轉(zhuǎn)

9、過3 3周周. .則它們的向心力之比為則它們的向心力之比為（ ） A.14 B.23 C.49A.14 B.23 C.49D.916D.916C C把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，沿光滑的漏斗壁在某一平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖，小球的向心力是什么力提供的？如圖，小球的向心力是什么力提供的？例例3、解析：解析：小球受力分析如圖。小球受力分析如圖。G GF F可見，向心力是重力G和支持力F的合力提供的.也可以認(rèn)為是支持力F在水平方向的分力提供的上題中，若小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為上題中，若小球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，如圖

10、傾角為如圖傾角為，試求小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。，試求小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。解析：解析：小球受力分析如圖。小球受力分析如圖。mgmgF F可知小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn為是重力G和支持力F的合力，有：Fn=mg tan = mr2解得：解得：r = g tan/2如圖，半徑為如圖，半徑為r r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小橡皮塊緊帖的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為，現(xiàn)要使小橡皮，現(xiàn)要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？不落下，則圓筒的角速度至少多大？練習(xí)練習(xí)解析：解析：小橡皮受力分析如圖。小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時(shí)，

11、有： Ff=mg其中：Ff=FN而由向心力公式： FN=m2r解以上各式得：GFfFNrg知識(shí)小結(jié) 向心力向心力方向方向大小大小效果效果來源來源注意：注意：勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系。的區(qū)別和聯(lián)系。 方法總結(jié) 學(xué)會(huì)分析向心力的來源學(xué)會(huì)分析向心力的來源 學(xué)會(huì)利用向心力公式解決圓周運(yùn)動(dòng)問題學(xué)會(huì)利用向心力公式解決圓周運(yùn)動(dòng)問題 一般曲線運(yùn)動(dòng)的研究方法。一般曲線運(yùn)動(dòng)的研究方法。1 1、閱讀課本、閱讀課本P P5353的實(shí)驗(yàn)和的實(shí)驗(yàn)和P54的做一做，試設(shè)的做一做，試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),探索物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需探索物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的向心力與哪些因素有關(guān)要的向心力與哪些因素有關(guān).思路思路:(1)設(shè)計(jì)一個(gè)可以方便地改變實(shí)驗(yàn)變量的勻速圓周設(shè)計(jì)一個(gè)可以方便地改變實(shí)驗(yàn)變量的勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),例如例如,與勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理量與勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理量(質(zhì)量、半徑、質(zhì)量、半徑、線速度等線速度等