2022年高一物理 5.6《向心力》学案

2022年高一物理 5.6向心力学案一.引入新课 1.复习提问：什么是匀速圆周运动，“匀速”的含义是是什么？提出问题：匀速圆周运动也是一种变速运动，一定有加速度，那么它的加速度有什么特点？ 它的方向是怎样的，大小如何计算？二.教学过程(一)加速度的方向:1 加速度的方向: （动力学观点） 实例1：地球绕太阳的运动近似为匀速圆周运动，地球受到什么力的作用？这个力可能沿着 什么方向？ 实例2：光滑的水平桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面上的图钉作匀速圆周运动。小 球受几个力的作用？这几个力的合力沿着什么方向？ 小结：做匀速圆周运动的物体的合力总是 ，所以加速度的方向也总是 。 2、作圆周运动的物体：设质点沿着半径为r的原作匀速圆周运动，某时刻位于A点，速度为 vA，经过时间t后位于B点，速度为vB。按照以下思路讨论质点运动的加速度的方向。 1） 分别作出质点在A、B两点的速度矢量VA、VB，如图甲。由于是匀速圆周运动，VA和VB的长度是一样的。 2）为了便于VA、VB的比较，将VB的起点移到B，同时保持VA的长度和方向不变，如图乙。 3）以VA的箭头端为起点，VB的箭尾端为终点做矢量V，如图丙。V就是质点从A到B的速度变化量。 4）是质点从A到B的平均加速度。由于与V的方向相同，我们就只讨论V的方向，用它代表了质点加速度的方向。 5）从丙图上看出，V并不与圆的半径平行，但当t很小时，A、B两点就非常接近了，VA和VB也非常非常接近，如图丁。由于VA和VB的长度相等，它们与V组成等腰三角形，当t很小很小时，V也就于VA（VB）垂直，即与半径平行，或者说V指向圆心了。结论：向心加速度的方向总是 . (二)加速度的大小通过推导和实验表明，探究向心加速度的大小。1）大小： 或 是不变的。2）方向：指向圆心方向，沿半径方向，时刻变化。3）作用：只改变速度的方向，而不改变速度的大小。 总结：作匀速圆周运动的物体，向心加速度不为零第6节 向心力一.引入做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而是沿着一个圆周运动？那是因为它受到了力的作用。用手抡着一个被绳着的物体，使它使圆周运动，是绳子的力在拉着它。地球绕着太阳转动，是太阳对地球的引力在“拉”着它做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力。这个合力就叫做向心力，即：二.教学过程：(一)、向心力:1、向心力： 向心力总是指向 ，始终与 垂直，只改变速度的 而不改变 。 向心力是根据力的作用效果命名，可认定各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。 如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的合外力；如果物体做非匀速圆周运动（线速度大小时刻改变），向心力并非是物体受到的合外力。（下节课）如图，在线的一端系一个小球，另一端牵在手里，将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动，感受球运动时对手的拉力；改变小球转动的快慢、线的长度或小球的质量，感受向心力的变化跟那些因素有关。承着小球质量变大、角速度变大、转动半径变大，小球对手的拉力也变大，说明小球受的向心力变大。那么它们的定量关系怎样呢？把向心加速度的表达式代入牛顿第二定律，可得：2、向心力的大小： (二)、向心力大小的粗略验证分析课本实验，加深对向心力的理解：1、用刻度尺测出悬点距圆心高度h，用秒表记录钢球运动n周的时间t，并没计出数据表格。 2、用公式计算出：F=mgtg=mgr/h F向= mr2 = 来源:3、比较g/h与42n2/t2大小。4、比较两种方法得到的力对实验可靠性作出评估。(三)、变速圆周运动和一般曲线运动物体做加速圆周运动时，合外力方向与速度方向夹角小于90，此时把F分解为两个互相垂直的分力：跟圆相切的F切和指向圆心的F向，如图所示，其中F切只改变的大小，F向只改变的方向，F向产生的加速度就是向心加速度。同理，F与夹角大于90时，Ft使减速，Fn改变方向。小结：1、同进具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动。链球运动员用力抢起链球时，是什么力使它加速的？小物体放在圆台上随圆台一起加速转动时，小物体受的摩擦力指向圆心吗？使物体加速的力是什么力？2、一般曲线运动运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动。一般的曲线运动可以把曲线分割成许多小段，每一小段看成一小段圆弧，然后当作许多半径不同的圆周处理，再应用圆周运动的分析方法处理。