向心力
教案
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5.7 向心力
【教学目标】
(一)知识与技能
1、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,并能用来进行计算。
3、知道在变速圆周运动中,可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。
(二)过程与方法
通过用圆锥摆粗略验证向心力的
表
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达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关,并理解公式的含义。
(三)情感、态度与价值观
1、 在实验中,培养动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。
2、 感受成功的快乐,体会实验的意义,激发学习物理的兴趣。
【教学重点】
明确向心力的意义、作用、公式及其变形。
【教学难点】
如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。
【教学课时】
1课时
【教学过程】
(一)引入新课
教师活动:前面两节课,我们学习、研究了圆周运动的运动学特征,知道了如何描述圆
周运动。这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征――向心力。
(二)进行新课
1、向心力
教师活动:指导学生阅读教材 “向心力”部分,思考并回答以下问题:
1、举出几个物体做圆周运动的实例,说明这些物体为什么不沿直线飞去。
2、用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。
学生活动:认真阅读教材,列举并分析实例,体会向心力的作用效果,并根据牛顿第二
定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。学生代表发表自己的见解。
教师活动:倾听学生回答,帮助学生分析实例,引导学生解决疑难,回答学生可能提出
的问题。
投影向心力表达式: 或
点评:激发学生的思维,充分调动学习的积极性。通过学生发表见解,培养学生语言表达能力和分析问题的能力。
2、实验:用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
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教师活动:指导学生阅读教材 “实验”部分,引导学生思考下面的问题:
1、实验器材有哪些,
2、简述实验原理(怎样达到验证的目的)
3、实验过程中要注意什么,测量那些物理量(记录哪些数据),
4、实验过程中差生误差的原因主要有哪些,
学生活动:认真阅读教材,思考问题,学生代表发言。
教师活动:听取学生见解,点评、
总结
初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf
。
教师活动:指导学生完成实验,及时发现并记录学生实验过程中存在的问题。 学生活动:分成小组,进行实验,独立验证。
点评:让学生亲历实验验证的过程,体验成功的乐趣。培养动手能力和团结协作的团队
精神。
教师活动:听取学生
汇报
关于vocs治理的情况汇报每日工作汇报下载教师国培汇报文档下载思想汇报Word下载qcc成果汇报ppt免费下载
验证的结果,引导学生对实验的可靠性作出评估。 师生互动,得出结论:
1、实验的过程中,多项测量都是粗略的,存在较大的误差,用两个方法得
到的力并不严格相等。
2、通过实验我们还体会到,向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样具有
某种性质的力来命名的。它是效果力,是按力的效果命名的。在圆锥摆实验
中,向心力是小球重力和细线拉力的合力,还可以理解为是细线拉力在水平
面内的一个分力。
教师活动:实例分析:说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的,
1、绳的一端拴一小球,手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。
2、月球绕地球运转的向心力是什么力提供的,
3、在圆盘上放一个小物块,使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动,分析小
物块受几个力,向心力由谁提供,
学生活动:思考并回答问题:
1、小球受重力、支持力、绳的拉力而做匀速圆周运动。由于竖直方向小球
不运动,故重力、支持力合力为零,那么水平方向上的匀速圆周运动效果由
水平面上的绳的拉力效果来提供.
2、月球和地球间的引力提供月球运转的向心力
3、小物块受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力提供向心力 点评:通过实例分析,达到巩固所学知识的目的。
教师活动:指导学生两人一组,完成课本54页“做一做”栏目中的实验,自己感受向
心力的大小。
学生活动:按照“做一做”栏目中的实验介绍,独立操作,在实验中获得体验。 点评:通过实验,增强学生的感性认识,同时激发学习物理学的兴趣。
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3、变速圆周运动和一般曲线运动
教师活动:向心力能改变速度的大小吗,为什么,
学生活动:思考并发表见解。
教师活动:听取学生代表的发言,点评。
教生活动:设疑:我们在“做一做”的实验中,通过抡绳子来调节沙袋速度的大小,不
就说明向心力可以改变速度的大小吗,这该怎样解释呢,
学生活动:认真阅读课本,思考并讨论问题,学生代表发表见解。
教师活动:听取学生见解,点评、总结。
点评:培养学生阅读教材并从中获取信息的能力,培养学生发现问题解决问题的主动求
知的意识。
教师活动:对于做一般曲线运动的物体,我们可以用怎样的分析方法进行简化处理,
学生活动:阅读教材并结合图6.7,4的提示发表自己的见解。
点评:对学生注重物理学方法的教育。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本
上总结,然后请同学
评价
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黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结
和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
,例1,如图所示,在光滑的水平面上钉两个钉子A和B,相距20 cm.用一根长1 m的细绳,一端系一个质量为0.5 kg的小球,另一端固定在钉子A上.开始时球与钉子A、B在一直线上,然后使小球以2 m/s的速率开始在水平面内做匀速圆周运动.若绳子能承受的最大拉力为4 N,那么从开始到绳断所经历的时间是多少?
解析 球每转半圈,绳子就碰到不作为圆心的另一颗钉子,然后再以这颗钉子为圆心做匀速圆周运动,运动的半径就减少0.2 m,但速度大小不变(因为绳对球的拉力只改变球的
2,r知,绳每一次碰钉子后,绳的拉力(向心力)都要增大,当绳速度方向).根据F,mv
的拉力增大到F,4 N时,球做匀速圆周运动的半径为r,则有 maxmin
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2,r F,mvmaxmin
22r,mv,F,(0.5×2,4)m,0.5 m. minmax
绳第二次碰钉子后半径减为0.6 m,第三次碰钉子后半径减为0.4 m.所以绳子在第三次碰到钉子后被拉断,在这之前球运动的时间为:
t,t,t,t 123
,πl,v,π(l,0.2),v,π(l,0.4),v
,(3l,0.6)?π,v
,(3×1,0.6)×3.14,2 s
3.768 s ,
答案 3.768 s
说明 需注意绳碰钉子的瞬间,绳的拉力和速度方向仍然垂直,球的速度大小不变,而绳的拉力随半径的突然减小而突然增大.
,例2,如图所示,水平转盘的中心有个竖直小圆筒,质量为m的物体A放在转盘上,A到竖直筒中心的距离为r.物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连,B与A质量相同.物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的μ倍,则转盘转动的角速度在什么范围内,物体A才能随盘转动.
解析 由于A在圆盘上随盘做匀速圆周运动,所以它所受的合外力必然指向圆心,而其中重力、支持力平衡,绳的拉力指向圆心,所以A所受的摩擦力的方向一定沿着半径或指向圆心,或背离圆心.
当A将要沿盘向外滑时,A所受的最大静摩擦力指向圆心,A的向心力为绳的拉力与最大静摩擦力的合力.即
2F,F ′,mωr ? m1
由于B静止,故
F,mg ?
由于最大静摩擦力是压力的μ倍,即
F ′,μF,μmg ? mN
由?、?、?解得
ω, ; 1
当A将要沿盘向圆心滑时,A所受的最大静摩擦力沿半径向外,这时向心力为:
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2 ′,mωr ? F,Fm2
由?、?、?得ω, . 2
要使A随盘一起转动,其角速度ω应满足
?ω? 答案 ?ω? 说明 根据向心力公式解题的关键是分析做匀速圆周运动物体的受力情况;明确哪些力
提供了它需要的向心力.
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