高中物理 5.5 向心力向心加速度学案新人教版必修

6 向心加速度

教学过程

导入新课

情景导入

通过前面的学习我们知道在现实生活中,物体都要在一定的外力作用下才能做曲线运动,如下列两图（课件展示）.

地球绕太阳做(近似的)匀速圆周运动 小球绕桌面上的图钉做匀速圆周运动

对于图中的地球和小球,它们受到了什么样的外力作用?它们的加速度大小和方向如何确定?

复习导入

前面我们已经学习了曲线运动的有关知识，请完成以下几个问题:

问题1.加速度是表示__________的物理量，它等于___________________的比值.在直线运动中，v0表示初速度，vt表示末速度，则速度变化量Δv=__________,加速度公式a=__________，其方向与速度变化量方向__________.

2.在直线运动中，取初速度v0方向为正方向，如果速度增大，末速vt大于初速度v0，则Δv=vt－v0__________0（填“>”或“<”），其方向与初速度方向______________________；如果速度减小，Δv=vt-v0__________0，其方向与初速度方向____________________.

3.在圆周运动中，线速度、角速度的关系是___________________.

参考答案1：速度改变快慢 速度的改变跟发生这一改变所用时间 vt－v0 tvvt0 相同

2.> 相同 < 相反

3.v=ωr

对于匀速圆周运动中的加速度又有哪些特点呢?

推进新课

一、速度变化量

引入：从加速度的定义式a=tv可以看出，a的方向与Δv相同，那么Δv的方向又是怎样的呢？

指导学生阅读教材中的“速度变化量”部分，引导学生在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量Δv的图示。

问题：1.速度的变化量Δv是矢量还是标量？

2.如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上，如何表示速度的变化量Δv？

第七节 向心力

教学目标：

（一）知识与技能

1、理解向心力的概念。

2、知道向心力与哪些因素有关，理解公式的确切含义并能用来计算。

3、能够应用向心力公式求解圆周运动的问题。

（二）过程与方法

1、根据牛顿第二定律得出匀速圆周运动的物体所受合外力的方向和大小，即向心力的大小和方向。

2、通过锥摆实验粗略验证向必力的表达式。

3、讨论变速圆周运动和一般曲线运动。

（三）情感态度价值观

使用生活中的常见物品做实验，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在自己身边，对科学产生亲切感。

教学重点：

理解向心力公式的确切含义。

教学难点：

向心力公式的运用。

教学过程：

（一）引入新课

我们知道，如果物体不受力，将保持静止或匀速直线运动。我们还知道，力的作用效果之一是改变物体的运动状态，即改变物体速度的大小或（和）方向。所以，沿着圆周运动的物体合力一定不为零，那么做圆周运动的物体所受合力有什么特点呢？这就是这一节我们要研究的问题。

（二）新课教学

1、向心力

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。用手抡着一个被绳系着的物体，使它做圆周运动，是绳子的力在拉着它。月球绕着地球转动，是地球对月球的引力在“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：

（1）向心力：做匀速圆周运动的物体，会受到指向圆心的合力，这个合力叫做向必力。

①向心力总是指向圆心，始终与线速度垂直，只改变速度的方向而不改变大小。

②向心力是根据力的作用效果命名，可是各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。

③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。

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。

1 5.向心加速度

基础巩固

1.关于做匀速圆周运动物体的向心加速度的方向,下列说法正确的是( )

A.与线速度的方向始终相同 B.始终指向圆心

C.与线速度的方向始终相反 D.始终保持不变

解析:匀速圆周运动物体的向心加速度的方向时刻指向圆心,与速度方向垂直,方向不断发生变化。

答案:B

2.关于质点的匀速圆周运动,下列说法正确的是( )

A.由a

B.由a=ω2r可知,a与r成正比

C.由v=ωr可知,ω与r成反比

D.由ω=2πn可知,ω与n成正比

解析:物体做匀速圆周运动的向心加速度与物体的线速度、角速度、半径有关,但向心加速度与半径的关系要在一定的前提条件下才能得出。当线速度一定时,向心加速度与半径成反比;当角速度一定时,向心加速度与半径成正比,对线速度和角速度与半径的关系也可以同样进行讨论。

答案:D

3.(多选)质点做匀速圆周运动,下列物理量改变的有( )

A.线速度 B.周期

C.相对于圆心的位移 D.向心加速度的大小

解析:质点做匀速圆周运动,其线速度、相对于圆心的位移的方向都在时刻改变,而向心加速度的大小不变,周期不变,故A、C正确。

答案:AC

4.一物体以4 m/s的线速度做匀速圆周运动,转动周期为2 s。则该物体在运动过程的任一时刻,速度变化率的大小为( )

A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.0 D.4π m/s2

解析:速度的变化率就是物体的加速度,因为物体做匀速圆周运动,所以速度的变化率就是物体的向心加速度。由aa=4πm/s2。

答案:D

5.(多选)如图所示,一个球绕中心轴线OO'以角速度ω做匀速圆周运动,则( )

2

A.a、b两点线速度相同

B.a、b两点角速度相同

C.若θ=30°,则a、b两点的线速度之比va∶vb

D.若θ=30°,则a、b两点的向心加速度之比aa∶ab=2

解析:共轴转动的各点角速度相等,故a、b两点的角速度相等,但运动半径不相等,所以线速度不相等,故A错误,B正确;设球的半径为R,当θ=30°时,a的转动半径r=Rcos30°R,根据v=rω可a=rω2可C正确,D错误。

精 品 试 卷

推荐下载 6 向心力

学习目标

1.学习向心力概念,知道向心力是根据力的效果命名的.

2.熟悉影响向心力大小的各个因素,并能用来进行简单的情景计算.

3.初步了解变速圆周运动切向力和法向力的作用效果.

4.知道处理一般曲线运动的思想方法.

自主探究

1.向心力:做 运动的物体,会受到指向 的合力,这个合力叫做向心力.

2.向心力总是指向

,始终与

垂直,只改变速度的

,而不改变速度的 .

3.向心力是根据力的 (选填“性质”或“效果”)命名的.

4.如果物体做匀速圆周运动,向心力就是物体受到的 ;如果物体做 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.

5.把向心加速度的表达式代入牛顿第二定律,可得到向心力大小的公式

Fn= = = =

合作探究

一、向心力

感受性实验一:感受小车做匀速圆周运动的过程中受几个力作用,所受合力有什么特点.

[小组合作]

做匀速圆周运动的物体所受合外力的特点:

1.大小: .

2.方向: .

3.小车做圆周运动的半径不同,所受绳的拉力就 (选填“相同”或“不同”).

感受性实验二:观看3段视频材料,通过对研究对象的受力分析,从理论上总结向心力的定义、方向、特点、作用效果和向心力大小的表达式.

【案例分析一】小球在光滑平面内做匀速圆周运动

1.小球受哪些力? ;所受合力方向: .

2.哪些力提供向心力? .

【案例分析二】橡皮随圆盘做匀速圆周运动

3.橡皮受哪些力?

;所受合力方向:

.

4.哪些力提供向心力? .

【案例分析三】人在转椅中做匀速圆周运动

5.人受哪些力?

;所受合力方向:

.

6.哪些力提供向心力? .