5.7向心力

5.7 向心力一、教材分析向心力一节是从动力学角度研究圆周运动的，是本章的重点、难点。

这部分知识既是对先前学习的牛顿第二定律和向心加速度综合升华，使学生从对圆周运动的表面认识上升到理论分析，也是学习天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动的基础。

本节能够充分体现力和运动的在物理学中的重要性，是运动与力关系学习的好素材。

二、学情分析学生通过前面的学习，已经了解了描述圆周运动的各个物理量及其关系，认识了匀速圆周运动指向圆心的向心加速度，再由牛顿第二定律很容易得出向心加速度的表达式。

并且学生已经具备了处理问题的一般思路方法：提出问题—分析问题—解决问题。

因此，本设计中就通过创设问题情景，与学生一同研究问题，获得知识。

三、教学目标1.知识与技能（1）了解向心力的概念及其表达式的确切含义，理解向心力是一种效果力。

（2）知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行简单计算。

（3）能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。

（4）知道在变速圆周运动中，合外力的法向分力提供了向心力，切向分力用于加速。

2.过程与方法（1）通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关，并具体“做一做”来理解公式的含义。

（2）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，让学生领会解决问题从特殊到一般的思维方法。

并学会用运动和力的观点分析、解决问题。

3.情感态度与价值观（1）在解决问题的过程中，培养学生问题意识及思维能力．（2）经历从特殊到一般的研究过程，培养学生分析问题、解决问题的能力。

（3）密切联系生活，激发学生的学习兴趣。

四、教学重点、难点1. 教学重点：（1）明确向心力的意义、作用、公式及其变形。

（2）运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。

2. 教学难点：理解向心力的定义及其公式的变形，明确向心力是一个效果力，会分析向心力的来源，理解匀速圆周运动中供求关系五、教学过程1. 课程引入教师：前面两节课，我们学习了圆周运动的运动学特征，我们现来复习一下。

向心力表达公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：向心力是一种向物体的中心点靠拢的力，其大小与物体的质量和速度有关。

在物理学中，向心力常常用于描述物体在做圆周运动时受到的力。

向心力具有许多重要的应用，例如在工程学中用于设计旋转机械，以及在天文学中用于描述行星围绕太阳运动的轨迹。

向心力的大小可以通过向心力的表达公式来计算。

向心力的表达公式可以根据物体做圆周运动的情况来进行推导。

在这里，我们将讨论一些具体的向心力表达公式，以帮助读者更好地理解这一概念。

我们来看一下向心力的一般表达公式。

向心力的大小可以通过以下公式来计算：F_c = m * v^2 / rF_c表示向心力的大小，m表示物体的质量，v表示物体的速度，r 表示物体的运动半径。

这个公式描述了向心力与物体的质量、速度和运动半径之间的关系。

可以看出，向心力的大小与物体的质量成正比，与物体的速度的平方成正比，与运动半径的倒数成反比。

在物理学中，还有一种常用的向心力表达公式，即角加速度和半径的乘积。

这个公式可以表示为：第二篇示例：向心力表达公式，即公式为描述物体在做匀速圆周运动时产生的向心力大小的数学表示。

向心力是一种指向圆心的力，它使得物体朝向圆周的中心点运动，沿着半径的方向。

向心力是圆周运动的重要物理概念，它可以帮助我们理解物体在圆周运动中的加速度和速度变化情况，从而可以计算出物体在圆周运动中所受的力的大小和方向。

在物理学中，向心力的表达公式通常使用牛顿第二定律来表示。

牛顿第二定律是物体所受外力等于物体质量乘以加速度的关系式，即F = ma，其中F 代表物体所受合力，m 代表物体的质量，a 代表物体的加速度。

对于圆周运动的物体来说，向心力可以表示为Fc = m * ac，其中Fc 代表向心力，m 代表物体的质量，ac 代表物体的向心加速度。

在圆周运动中，向心力的大小和方向的表达公式可以根据具体的情况进行计算。

一般情况下，向心力的大小可以表示为Fc = m *(v^2/r)，其中v 代表物体的速度，r 代表圆周的半径。

物理必修二《5.7 向心力》教学设计
备课时间。

知道向心力大小与哪些因素有关。

理解公式的确切
些因素有关，并理解公式的含义。

感受成功的快乐，体会实验的意义，激发学习物理的兴趣。

如何运用向心力、向心加速度的知识解释有
教学过程
实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
“实验”
教师活动：听取学生汇报验证的结果，引导学生对实验的可靠性作出评估。

1、实验的过程中，多项测量都是粗略的
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。

、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
间的引力提供月球运转的向
小物块受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供向心力
自己感受向心力的大小。

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？
教师活动：对于做一般曲线运动的物体，我。

5.7 生活中的圆周运动※知识点一、火车转弯问题1．火车车轮的特点火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面，这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。

2．火车弯道的特点弯道处外轨高于内轨，火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。

3．火车转弯的向心力来源火车速度合适时，火车只受重力和支持力作用，火车转弯时所需的向心力完全由支持力和重力的合力来提供。

如图所示。

4．轨道轮缘压力与火车速度的关系(1)当火车行驶速率v等于规定速度v0时，内、外轨道对轮缘都没有侧压力。

(2)当火车行驶速度v大于规定速度v0时，火车有离心运动趋势，故外轨道对轮缘有侧压力。

(3)当火车行驶速度v小于规定速度v0时，火车有向心运动趋势，故内轨道对轮缘有侧压力。

★特别提醒：汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮与路面之间的横向摩擦力。

★思考与讨论1、火车转弯时的运动是圆周运动，分析火车的运动回答下列问题：(1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？(2)靠这种方式迫使火车转弯有哪些危害？如何改进？提示：(1)火车受重力、支持力和外轨对火车的弹力，弹力提供火车转弯所需的向心力．(2)由于火车质量很大，转弯时需要的向心力很大，容易造成对外轨的损坏，同时造成火车脱轨．可以把弯道处建成外高内低的斜面，由重力和支撑力的合力提供合心力．2、如图为火车在转弯时的受力分析图，试根据图讨论以下问题：(1)设斜面倾角为θ，转弯半径为R，当火车的速度为多大时铁轨和轮缘间没有弹力，向心力完全由重力与支持力的合力提供？(2)当火车行驶速度v>v0＝gR tan θ时，轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度v<v0＝gR tan θ时呢？【典型例题】【例题1】铁路转弯处的圆弧半径是300m ，轨距是1．435m ，规定火车通过这里的速度是72km/h ，内外轨的高度差应该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h ，会分别发生什么现象？说明理由。

5.7向心力知识梳理一向心力1定义：_______________________________________2大小：________________________________________3方向：________________________________________4来源：________________________________________题型归纳概念问题1关于向心力，下列说法中正确的是( )A.物体由于做圆周运动而产生了向心力B.向心力不改变圆周运动物体的速度大小C.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D.做匀速圆周运动的物体其向心力为物体所受的合外力大小问题1用长短不同、材料相同的同样粗细的绳子各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，如图所示，则( )A.两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断B.两个小球以相同的角速度运动时，短绳易断C.两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断D.以上说法都不对2小金属球质量为m、用长L的轻悬线固定于O点，在O点的正下方L／2处钉有一颗钉子P，把悬线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度释放，当悬线碰到钉子后的瞬时(设线没有断)，则( )A.小球的角速度突然增大B.小球的线速度突然减小到零C.小球的向心加速度突然增大D.悬线的张力突然增大3一个做匀速圆周运动的物体若其半径不变，角速度增加为原来的2倍时，所需的向心力比原来增加了60 N，物体原来所需的向心力是_________N．1A、B两质点均做匀速圆周运动，m A:m B=R A:R B=1:2，当A转60转时，B正好转45转，则两质点所受向心力之比为________。

来源问题1如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，物体所受向心力是 （）A．重力B．弹力 C．静摩擦力D．滑动摩擦力2如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于小球受力，正确的是A．受重力、拉力、向心力B．受重力、拉力C．受重力D．以上说法都不正确3如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况是( )A.受重力、支持力B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C.重力、支持力、向心力、摩擦力D.以上均不正确水平面内的圆周运动问题(临界问题)1如图所示，质量相等的小球A、B分别固定在轻杆OB的中点及端点，当杆在光滑水平面上绕O点匀速转动时，求杆的OA段及AB段对球的拉力之比？2如图所示的圆锥摆中，小球的质量m=50g，绳长为1m，小球做匀速运动的半径r=0.2m，求：（1）绳对小球的拉力大小。

《向心力》说课稿第一篇：《向心力》说课稿《向心力》说课稿一、说教材： 1.新老教材比较老教材是从日常现象观察、猜测向心力会与什么因素有关，然后运用控制变量法（利用向心力演示仪）得出向心力的表达式，再根据牛二定律推导出向心加速度表达式，对向心加速度表达式an没有进行理论推导，总体思路是由向心力这个本质到向心加速度这个现象。

新教材的设计思路正好相反，从现象到本质，从特殊到一般，教材先从生活，生产中很多圆周运动的现象得出速度方向变化必须要有加速度，在通过数学推导（体现极限思想）得出向心加速度的表达式，再根据牛顿第二运动定律推导出向心力的表达式。

教材到这儿本可以结束，但是新教材，通过圆锥摆实验粗略验证了向心力表达式（以前是向心力演示仪），这个验证实验起到了一举三得的作用：①验证了向心力表达式的正确性②验证了向心加速度表达式的正确性③验证了匀速圆周运动是由合外力提供向心力。

向心力不是具体的力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力，甚至是每个力的分力，是按效果命名的力。

从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般的曲线运动，体现了从特殊到一般的思想，在处理一般曲线运动时也采用微分思想2.本课在教材中的地位圆周运动与抛体运动都是很重要的曲线运动，为了学习《向心力》前面已有很多知识铺垫，如：曲线运动的方向、条件、描述圆周运动的概念及物理量，包括向心加速度。

这是前，那么后呢？学好本节可以为本章应用部分及万有引力知识做必要准备，所以本节内容具有承上启下，承前启后的作用，是本章乃至本册的重要内容。

二、三维目标：1.知识与技能。

1.了解向心力概念，知道向心力是效果力；2.掌握向心力的表达式，会计算简单情景中的向心力。

2.过程与方法。

1.体验向心力的存在，会分析向心力的来源；2.从牛顿第二定律角度理解向心力表达式，进一步体会力是产生加速度的原因；3.用圆锥摆粗略验证向心力表达式。

3.情感态度与价值观。

1.在实验操作中培养学生的动手习惯，提高理解、分析、解决问题的能力；2.让学生感受成功的快乐，体会实验的意义，激发学生学习物理的兴趣。