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2019-2020年高一物理 5.6《向心力》學(xué)案 一.引入新課 1.復(fù)習(xí)提問(wèn)：什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，“勻速”的含義是是什么？ 提出問(wèn)題：勻速圓周運(yùn)動(dòng)也是一種變速運(yùn)動(dòng)，一定有加速度，那么它的加速度有什么特點(diǎn)？ 它的方向是怎樣的，大小如何計(jì)算？ 二.教學(xué)過(guò)程 (一)．加速度的方向:1 加速度的方向: （動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)） 實(shí)例1：地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，地球受到什么力的作用？這個(gè)力可能沿著 什么方向？ 實(shí)例2：光滑的水平桌面上一個(gè)小球由于細(xì)線的牽引，繞桌面上的圖釘作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小 球受幾個(gè)力的作用？這幾個(gè)力的合力沿著什么方向？ 小結(jié)：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的合力總是 ，所以加速度的方向也總是 。 2、作圓周運(yùn)動(dòng)的物體：設(shè)質(zhì)點(diǎn)沿著半徑為r的原作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻位于A點(diǎn)，速度為 vA，經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt后位于B點(diǎn)，速度為vB。按照以下思路討論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度的方向。 1） 分別作出質(zhì)點(diǎn)在A、B兩點(diǎn)的速度矢量VA、VB，如圖甲。由于是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，VA和VB的長(zhǎng)度是一樣的。 2）為了便于VA、VB的比較，將VB的起點(diǎn)移到B，同時(shí)保持VA的長(zhǎng)度和方向不變，如圖乙。 3）以VA的箭頭端為起點(diǎn)，VB的箭尾端為終點(diǎn)做矢量ΔV，如圖丙。ΔV就是質(zhì)點(diǎn)從A到B的速度變化量。 4）是質(zhì)點(diǎn)從A到B的平均加速度。由于與ΔV的方向相同，我們就只討論ΔV的方向，用它代表了質(zhì)點(diǎn)加速度的方向。 5）從丙圖上看出，ΔV并不與圓的半徑平行，但當(dāng)Δt很小時(shí)，A、B兩點(diǎn)就非常接近了，VA和VB也非常非常接近，如圖丁。由于VA和VB的長(zhǎng)度相等，它們與ΔV組成等腰三角形，當(dāng)Δt很小很小時(shí)，ΔV也就于VA（VB）垂直，即與半徑平行，或者說(shuō)ΔV指向圓心了。 結(jié)論：向心加速度的方向總是 . (二)．加速度的大小 通過(guò)推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)表明，探究向心加速度的大小。 1）大?。? 或 是不變的。 2）方向：指向圓心方向，沿半徑方向，時(shí)刻變化。 3）作用：只改變速度的方向，而不改變速度的大小。 總結(jié)：作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心加速度不為零 第6節(jié) 向心力 一.引入 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體為什么不沿直線飛去而是沿著一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)？那是因?yàn)樗艿搅肆Φ淖饔?。用手掄著一個(gè)被繩著的物體，使它使圓周運(yùn)動(dòng)，是繩子的力在拉著它。地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，是太陽(yáng)對(duì)地球的引力在“拉”著它 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個(gè)加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力。這個(gè)合力就叫做向心力，即： 二.教學(xué)過(guò)程： (一)、向心力:1、向心力： ⑴向心力總是指向 ，始終與 垂直，只改變速度的 而不改變 。 ⑵向心力是根據(jù)力的作用效果命名，可認(rèn)定各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，還可以是某個(gè)力的分力。 ⑶如果物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力就是物體受到的合外力；如果物體做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)（線速度大小時(shí)刻改變），向心力并非是物體受到的合外力。（下節(jié)課） 如圖，在線的一端系一個(gè)小球，另一端牽在手里，將手舉過(guò)頭頂， 使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，感受球運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)手的拉力；改變小球轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢、線的長(zhǎng)度或小球的質(zhì)量，感受向心力的變化跟那些因素有關(guān)。 承著小球質(zhì)量變大、角速度變大、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑變大，小球?qū)κ值睦σ沧兇?，說(shuō)明小球受的向心力變大。那么它們的定量關(guān)系怎樣呢？把向心加速度的表達(dá)式代入牛頓第二定律，可得： 2、向心力的大?。? (二)、向心力大小的粗略驗(yàn)證 分析課本實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)向心力的理解： 1、用刻度尺測(cè)出懸點(diǎn)距圓心高度h，用秒表記錄鋼球運(yùn)動(dòng)n周的時(shí)間t，并沒(méi)計(jì)出數(shù)據(jù)表格。 2、用公式計(jì)算出：∑F=mgtgθ=mgr/h F向= mrω2 = [來(lái)源:] 3、比較g/h與4π2n2/t2大小。 4、比較兩種方法得到的力對(duì)實(shí)驗(yàn)可靠性作出評(píng)估。 (三)、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng) 物體做加速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力方向與速度方向夾角小于90，此時(shí)把F分解為兩個(gè)互相垂直的分力：跟圓相切的F切和指向圓心的F向，如圖所示，其中F切只改變?chǔ)缘拇笮?，F(xiàn)向只改變?chǔ)缘姆较?，F(xiàn)向產(chǎn)生的加速度就是向心加速度。 同理，F(xiàn)與υ?shī)A角大于90時(shí)，F(xiàn)t使υ減速，F(xiàn)n改變?chǔ)苑较颉? 小結(jié)： 1、同進(jìn)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)就是變速圓周運(yùn)動(dòng)。 鏈球運(yùn)動(dòng)員用力搶起鏈球時(shí)，是什么力使它加速的？小物體放在圓臺(tái)上隨圓臺(tái)一起加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小物體受的摩擦力指向圓心嗎？使物體加速的力是什么力？ 2、一般曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為一般的曲線運(yùn)動(dòng)。 一般的曲線運(yùn)動(dòng)可以把曲線分割成許多小段，每一小段看成一小段圓弧，然后當(dāng)作許多半徑不同的圓周處理，再應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法處理。