一、学习目标
1.知道向心力是一种效果力,产生向心加速度,方向指向圆心;
2.知道向心力与合外力的关系,会分析向心力的来源;
3.结合向心力认识向心加速度,并能应用公式进行计算。
★学习重点
运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。
★学习难点
能说出向心力的概念及其来源。
二、学习过程
(一)、向心力
【问题1】:做匀速圆周运动的物体为什么不会飞出去,而是绕着一个中心点做圆周运动呢?
以下做圆周运动的物体所受的合力指向有何特点?
结论: 。
【定义】: 。
【方向】: 。 【公式】:Fn= = = .
【典例】分析下面各种匀速圆周运动中向心力是由哪些力提供?
1玻璃球沿碗(透明)的内壁在水平面内运动,如图1;
② 圆锥摆运动:细线下面悬挂一钢球,细线上端固定,设法使小球在水平面面上做圆周运动,如图2。
【问题2】:向心力是不是像重力、弹力、摩擦力那样按性质来命名的?如果是,那么它的施力物体是什么?如果不是,那它是按什么来命名的?
(二)、向心力的作用效果
【问题3】:做匀速圆周运动的物体的运动状态是如何变化的?向心力的作用效果如何?
(三)、用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
阅读教材 “实验”部分,思考下面的问题:
1.怎样算出钢球做匀速圆周运动时的线速度及向心力?
2.钢球做圆周运动时受到几个力?这几个力的合力与
向心力是什么关系?合力产生了怎样的加速度?
3.求向心力:可用Fn= 计算钢球所受的向心力;
可计算 和 的合力, 即为向心力。
(四)、变速圆周运动和一般的曲线运动
(1)变速圆周运动
1.前面我们了解到物体做匀速圆周运动时,合外力指向圆心;而过山车、链球的运动做的是变速圆周运动,合外力还是指向圆心吗?
2.变速圆周运动的合外力应该是怎样的呢?
结论:合外力F跟圆周相切的分力Ft ,此分力产生 加速度at,描
述 变化的快慢。
合外力F指向圆心的分力Fn叫向心力,此分力产生向心加速度an,向心加速度只改变速度的 ,描述 变化的快慢。
(2)一般的曲线运动处理方法
一般曲线运动,可以把曲线分割成许多极短的小段,每一小段可看作一小段 。圆弧弯曲程度不同,表明它们具有不同的 。
课后实验:“做一做”
学生两人一组,完成课本 “做一做”栏目中的实验,自己感受向心力的大小。
3、经典例题
例1.下列关于向心力的说法正确的是( )
A向心力是物体做圆周运动时受到的一个特殊力
B做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的
C向心力不会改变物体做圆周运动的速度
D做匀速圆周运动物体,其向心力就是它所受的合外力
例2.在水平路面上安全转弯的汽车,向心力是( )
A重力和支持力的合力
B重力、支持力和牵引力的合力
C汽车与路面间的静摩擦力
D汽车与路面间的滑动摩擦力
例3.一圆筒绕其中心轴匀速转动,筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动,且相对筒无滑动,如图所示,物体所受向心力是( )
A.物体的重力 B.筒壁对物体的静摩擦力
C.筒壁对物体的弹力 D.物体所受重力与弹力的合力
例4.如图所示,半径为R的圆筒绕轴以角速度ω匀速转动,物体m与圆筒壁的动摩擦因数为μ,设,为使 m 不下滑,ω至少为多大?
4、总结反思
本节课你有哪些收获,把你的知识框架写出来吧!