1、 高中物理高中物理 必修二必修二第五章第五章 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)6 6 向心力向心力 勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度是如何定義的？其方勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度是如何定義的？其方向、物理意義、表達(dá)式是什么？向、物理意義、表達(dá)式是什么？ 1. 1.定義：定義： 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有的總是指向圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有的總是指向圓心的加速度叫做向心加速度。心的加速度叫做向心加速度。2. 2.向心加速度的方向：指向圓心，時(shí)刻變化。向心加速度的方向：指向圓心，時(shí)刻變化。物理意義：描述物體速度方向變化快慢的物理量。物理意義：描述物體速度方向變化快慢的物理量。3. 3.向心加速度大?。合蛐募铀俣却笮。?an an

2、哪來(lái)的？哪來(lái)的？即即an an 是如何是如何產(chǎn)生的？產(chǎn)生的？rrvaann22或?qū)W習(xí)目標(biāo)1.1.知識(shí)與技能：知識(shí)與技能： 理解向心力的概念；會(huì)根據(jù)向心力和牛頓第二理解向心力的概念；會(huì)根據(jù)向心力和牛頓第二定律分析、討論與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理現(xiàn)象；定律分析、討論與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理現(xiàn)象；2.2.過(guò)程與方法：過(guò)程與方法： 通過(guò)向心力概念的學(xué)習(xí)，體會(huì)物理規(guī)律在探索通過(guò)向心力概念的學(xué)習(xí)，體會(huì)物理規(guī)律在探索自然規(guī)律中的作用及其運(yùn)用；自然規(guī)律中的作用及其運(yùn)用；3.3.情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)：情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)： 培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；通過(guò)探究，使培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；通過(guò)探究，使學(xué)生獲得成功的喜悅，提高他

3、們學(xué)習(xí)物理的興趣和學(xué)生獲得成功的喜悅，提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣和自信心，體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系。自信心，體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系。vFvFvF人人 造造 衛(wèi)衛(wèi) 星星 繞繞 地地 球球 運(yùn)運(yùn) 行行輕繩栓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析OGFNFOFNFN與與G G平衡，合力為平衡，合力為F F，F(xiàn) F即提供圓周運(yùn)動(dòng)的力即提供圓周運(yùn)動(dòng)的力1 1、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到指向圓心、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到指向圓心 方向的合力用方向的合力用FnFn表示）。表示）。2 2、方向：始終指向圓心、方向：始終指向圓心 （方向時(shí)刻發(fā)生變化是一變力）（方向時(shí)刻發(fā)生變化是一變力） 3

4、 3、作用效果：產(chǎn)生向心加速度、作用效果：產(chǎn)生向心加速度 向心力和速度方向垂直向心力和速度方向垂直 只改變線(xiàn)速度的方向只改變線(xiàn)速度的方向 不改變線(xiàn)速度的大小不改變線(xiàn)速度的大小向心力向心力4、向心力的來(lái)源？mgmgFNf f摩擦力摩擦力f提供了向心力提供了向心力實(shí)例分析實(shí)例分析1 1mgmgfFN彈彈力力FNFN提供向心力提供向心力實(shí)例分析實(shí)例分析2 2體會(huì)思考體會(huì)思考:2 2、向心力的大小不變，方向沿半徑指向圓心，、向心力的大小不變，方向沿半徑指向圓心，方向時(shí)刻變化，是一變力。方向時(shí)刻變化，是一變力。1 1、向心力的來(lái)源：可以是重力、彈力等各、向心力的來(lái)源：可以是重力、彈力等各種性質(zhì)的力，也可

5、以是幾個(gè)力的合力，還可種性質(zhì)的力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某個(gè)力的分力。以是某個(gè)力的分力。向心力的大小如何計(jì)算？一、做一做一、做一做1.牽繩的手有什么感覺(jué)？牽繩的手有什么感覺(jué)？2.改變小球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度，角速改變小球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度，角速度，半徑，質(zhì)量，手的感覺(jué)有什么變化？度，半徑，質(zhì)量，手的感覺(jué)有什么變化？受到一個(gè)拉力的作用，且力的方向受到一個(gè)拉力的作用，且力的方向_變化。變化。不斷不斷 一根繩拴一個(gè)小球，用手拉住繩的一端，一根繩拴一個(gè)小球，用手拉住繩的一端，讓小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。讓小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。猜測(cè)：向心力大小可能與猜測(cè)：向心力大小可能與_ _有關(guān)有關(guān)質(zhì)量、 半徑、角

6、速度等二、向心力公式的理論推導(dǎo)：二、向心力公式的理論推導(dǎo)：根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律 maF 有：有：大?。捍笮。悍较颍悍较颍簉mrvmmannF22做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力指向圓心，體，向心力指向圓心，與速度與速度V V垂直垂直O(jiān)FFFVVVO三、實(shí)驗(yàn)與探究：向心力大小三、實(shí)驗(yàn)與探究：向心力大小實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式22224TrmrvmrmmannF從受力角度分析從受力角度分析rOGF合FF合=mgtanhrtan其中：實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式hhrmgF合實(shí)驗(yàn)：用

7、圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式秒表計(jì)時(shí)器秒表計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)儀器：小球、細(xì)線(xiàn)、秒表、刻度尺、力實(shí)驗(yàn)儀器：小球、細(xì)線(xiàn)、秒表、刻度尺、力矩盤(pán)、鐵架臺(tái)、天平。矩盤(pán)、鐵架臺(tái)、天平。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1、組裝儀器，用天平測(cè)出小球的質(zhì)量、組裝儀器，用天平測(cè)出小球的質(zhì)量m，用，用細(xì)線(xiàn)拴住鋼球，細(xì)線(xiàn)上端固定在鐵架臺(tái)上，細(xì)線(xiàn)拴住鋼球，細(xì)線(xiàn)上端固定在鐵架臺(tái)上，下面放上帶有同心圓的力矩盤(pán)，使鋼球靜止下面放上帶有同心圓的力矩盤(pán)，使鋼球靜止時(shí)正好位于圓心。時(shí)正好位于圓心。2、用手帶動(dòng)鋼球，設(shè)法使它沿紙上的某個(gè)、用手帶動(dòng)鋼球，設(shè)法使它沿紙上的某個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，隨即手與鋼球分離。圓周運(yùn)動(dòng)，隨即手與

8、鋼球分離。3、用秒表記錄鋼球運(yùn)動(dòng)若干圈的時(shí)間、用秒表記錄鋼球運(yùn)動(dòng)若干圈的時(shí)間t，再，再通過(guò)力矩盤(pán)上的圓測(cè)出鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)力矩盤(pán)上的圓測(cè)出鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑的半徑r，這樣就能計(jì)算鋼球的角速度或線(xiàn)，這樣就能計(jì)算鋼球的角速度或線(xiàn)速度）。速度）。4、測(cè)出鋼球到懸點(diǎn)的豎直高度、測(cè)出鋼球到懸點(diǎn)的豎直高度h。5、記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。、記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。hrmgF合數(shù)據(jù)記錄、分析：數(shù)據(jù)記錄、分析：次數(shù)質(zhì)量m（g）半徑r（cm）高度h(cm)圈數(shù)n時(shí)間t（s）123456 結(jié)論結(jié)論向心力的大小向心力的大小F與物體質(zhì)量與物體質(zhì)量m、圓周、圓周半徑半徑r和角速度和角速度都有關(guān)系：都有關(guān)系：可以驗(yàn)證公

9、式：可以驗(yàn)證公式：rTmrmrvmFn22224例：如下圖，長(zhǎng)例：如下圖，長(zhǎng)0.40m的細(xì)繩，一的細(xì)繩，一端拴一質(zhì)量為端拴一質(zhì)量為2kg的小球，在光的小球，在光滑水平面上繞繩的另一端做勻速滑水平面上繞繩的另一端做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)的角速度為圓周運(yùn)動(dòng)，若運(yùn)動(dòng)的角速度為5.0rad/s，求繩對(duì)小球需施多大，求繩對(duì)小球需施多大拉力？拉力？答：繩對(duì)小球需施答：繩對(duì)小球需施20N的拉力。的拉力。NrmFn202投擲過(guò)程中為什么鏈球速度越來(lái)越大？投擲過(guò)程中為什么鏈球速度越來(lái)越大？四、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)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？1、做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體

10、所受的力FFnFtFt Ft 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。Fn Fn 向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，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。 加速加速變速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力不指向圓心變速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力不指向圓心2 2、處理一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方法：、處理一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方法： 把一般曲線(xiàn)分割為許多極短的小段，每一段都可以看把一般曲線(xiàn)分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧，這時(shí)可以把質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線(xiàn)上某位置的運(yùn)作一小段圓弧，這時(shí)可以把質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線(xiàn)上某位置的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)處理。動(dòng)看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)處理。r1r2五、課堂練習(xí) 市編學(xué)案23頁(yè)1-5題 定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的沿半徑定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的沿半徑 指向圓心的力，這個(gè)力叫向心力。指向圓心的力，這個(gè)力叫向心力。 一、一、 向心力：向心力：方向：總是指向圓心，與速度方向垂直。方向：總是指向圓心，與速度方向垂直。 效果：只改變速度方向，不改變速