《向心力》教学设计
【教 材】人民教育出版社高中课程标准实验教科书物理必修二第五章第6节
【用 时】30分钟
一、教材分析
1．课程标准要求
能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。
2．本节内容在物理知识体系中的地位
“向心力”是圆周运动中很重要的一个概念，是学习《生活中圆周运动》、《万有引力》、《带电粒子在匀强磁场的运动》的基础，其重要性不言而喻。本节课是在上一节内容“向心加速度”的基础上展开的，符合认知规律，主要解决向心力的来源、向心力的大小、向心力的方向，向心力的应用这几个问题。
3．教材内容与体系安排
教材先让学生获得向心力的感性认识，从而给出向心力的定义，再由向心加速度表达式和牛顿第二定律得出向心力的表达式；接着利用圆锥摆粗略验证向心力表达式；最后分析变速圆周运动和一般曲线运动中的向心力，并探究分析过程中使用的方法。
二、学情分析
1．知识基础：学生已经学习了匀速圆周运动，对匀速圆周运动有了一定的理解。知道描述匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、转速等，并理解了线速度、角速度、周期、半径之间的关系。学生知道在转动装置中，共轴的轮子上各点的角速度相等皮带转动不打滑时，凡和皮带接触的点，线速度的大小相等。
2．技能基础：学会了处理曲线运动的重要方法——运动的合成和分解。而且已经掌握应用运动的合成与分解知识研究了平抛运动。
3．思维障碍：学生知道匀速圆周运动是一种变速运动，因为它的线速度方向时刻在变。需要进行更深一步的分析为什么线速度的方向时刻在变，是什么力在改变物体的这种运动状态，这个力有何特点。由于向心力是一种学生感到陌生的力，而高一学生的抽象思维能力和逻辑推理还不是很强，所以需要在教学中通过实例、实验，使学生对向心力的认识从感性认识升一华到理性认识。
三、教学目标
1．物理观念
(1)理解向心力的概念，知道向心力是根据力的效果命名的；
(2)体验向心力的存在，会分析向心力的来源；
5.6 向心加速度
1.关于向心加速度的物理意义，下列说法正确的是（ ）
A.它描述的是线速度方向变化的快慢
B.它描述的是线速度大小变化的快慢
C.它描述的是角速度变化的快慢
D.它描述的是转速变化的快慢
2.(2010·中山高一检测)关于匀速圆周运动及向心加速度，下列说法中正确的是（ ）
A.匀速圆周运动是一种匀速运动
B.匀速圆周运动是一种匀速曲线运动
C.向心加速度描述线速度大小变化的快慢
D.匀速圆周运动是加速度方向不断改变的变速运动
3.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 处钉有一颗钉子P，把悬线沿水平方向拉直，如图5-6-3所示，若无初速度释放小球，当悬线碰到钉子后的瞬间（设线没有断）（ ）
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.小球的线速度突然增大 4.（2009·温州高一检测）如图5-6-4所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a为它边缘上一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径是2r.b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮边缘上，若在传动过程中皮带不打滑.则（ ）
A.a点与b点的线速度大小相等 B.a点与b点的角速度大小相等
C.a点与d点的线速度大小相等 D.a点与d点的向心加速度大小相等
5.如图5-6-5所示，长为l的细线一端固定在O点，另一端拴一质量为m的小球，让小球在水平面内做角速度为ω的匀速圆周运动，摆线与竖直方向成θ角，求小球运动的向心加速度.
1.下列说法正确的是（ ）
A.匀速圆周运动不是匀速运动而是匀变速运动
B.圆周运动的加速度一定指向圆心
C.向心加速度越大，物体速度的方向变化越快
D.因为a= ，所以a与v2成正比
2.（2010·厦门高一检测）下列各种运动中，不属于匀变速运动的是（ ）
类型一——水平面上在静摩擦力作用下的圆周运动
1、在水平转动的圆盘上距转动中心10cm处放着一物块，物块随圆盘一起转动。若物块质
量，圆盘转速为，求物块与圆盘间的静摩擦力。
【变式１】（2011 山东德州模拟）如图所示是一玩具陀螺，a、b和c是陀螺表面上的三个点，当陀螺绕垂直与地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是（ ）
A.a、b和c的线速度大小相等
B.b、c两点的线速度始终相同
C．b、c两点的角速度比a的大
D．b、c两点的加速度比a点的大
【变式2】（2011 上海浦东模拟）如图所示，正在匀速转动的水平转盘上固定有三个可视为质点的小物块A、B、C，它们的质量关系为mA＝2mB＝2mC，到轴O的距离关系为rC＝2rA＝2rB.下列说法中正确的是( )
A．B的角速度比C小
B．A的线速度比C大
C．B受到的向心力比C小
D．A的向心加速度比B大
类型二——汽车转弯问题
2、一辆4吨的汽车以36km/h的速度来到一个交叉路口，若它转弯的半径为25m，求地面对车轮提供的静摩擦力多大？
【变式】公路上的弯道可近似看成圆弧，其半径r＝15m，若车轮与地面间的最大静摩擦力是车重的0.8倍，则在此弯道应竖一块限速多少km/h的提示牌？（）
类型三——竖直面上的匀速圆周运动
3、飞行员驾机在竖直平面内做圆环特技飞行，若圆环半径为1000m，飞行速度为：100m/s，求飞行在最高点和最低点时飞行员对座椅的压力是自身重量的多少倍？（g=10m/s2）
类型四——圆锥摆运动
4、 长为的细线一端固定，另一端系一个质量为的物体，使物体在水平面上做匀速圆周运动（如图）。悬线与竖直方向成角，试求物体运动的线速度、角速度、周期和转速。
5、如图所示，已知绳长=0.2m，水平杆长L=0.1m，小球的质量 m=0.3kg，整个装置可绕竖直轴转动，当该装置以某一角速度转动时，绳子与竖直方向成30°角。
第六章圆周运动
向心力
课后篇巩固提升
合格考达标练
1.(2021山东威海月考)如图所示,一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动,则关于老鹰受力的说法正确的是 ( )
A.老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用
B.老鹰受重力和空气对它的作用力
C.老鹰受重力和向心力的作用
D.老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用
答案B
解析老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动,受重力和空气对它的作用力,两个力的合力充当它做圆周运动的向心力。向心力是根据力的作用效果命名的,不是物体实际受到的力,在分析物体的受力时,不能将其作为物体受到的力。选项B正确。
2. 如图所示,舰载机沿辽宁号甲板曲线MN向上爬升,速度逐渐增大。下图中画出表示该舰载机受到合力的四种方向,其中可能的是( )
答案B
解析舰载机从M点运动到N点做曲线运动,合力方向指向轨迹弯曲方向,又由于飞机做加速运动,则有沿切线方向与速度同向的分力,即合力方向与速度方向夹角为锐角,则B正确,A、C、D错误。
3.
如图,两个相同的小球在内表面光滑的漏斗形容器内,做水平的圆周运动,甲的位置高于乙的位置。关于它们受到的向心力大小和周期大小,下列关系正确的是 ( )
A.F甲=F乙 T甲=T乙 B.F甲=F乙 T甲>T乙
C.F甲>F乙 T甲=T乙 D.F甲T乙
答案B
解析
分析小球的受力,如图所示,可知,弹力和重力合力提供向心力,满足mgtan θ=m4π2𝑇2r,两小球质量相同,故向心力相同,由于甲小球做圆周运动的半径大于乙小球的轨道半径,故甲的周期大于乙的周期,故选项B符合题意。
4.由上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中,如果保持飞行速度的大小和距离海平面的高度均不变,则以下说法中正确的是( )
A.飞机做的是匀速直线运动
B.飞机上的乘客对座椅的压力略大于地球对乘客的引力
C.飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力
