高中物理必修二向心力.doc

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新人教版高中物理必修二《向心力》精品教案
课题 §5.7 向心力课堂教学案 课型 新授课

知识与技能

学
习目

标

重难点
1．理解向心力的概念及其表达式的确切含义．
2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算．
3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度．
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．进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速
圆周运动及一般曲线运动的各自特点．
情感、态度与价值观
1．在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力．
2．感受成功的快乐．体会实验的意义，激发学习物理的兴趣．
重点 1．体会牛顿第二定律在向心力上的应用．
2．明确向心力的意义、作用、公式及其变形．
难点 1．圆锥摆实验及有关物理量的测量．
2．如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象．

知识主干 学生活动

[新课导入] 听讲
[新课教学] 1.1：请同学们阅读教材"向心力"部分，思考并回答以下问题，
一、向心力 （1）举出几个物体做圆周运动的实例，
． 说明这些物体为什么不沿直线飞去．

1．通过实例进一步感受
做圆周运动的物体必须
受到力的作用．
2．概念
3．表达式
二、实验：用圆锥摆粗略
验证向心力的表达式
1．圆锥摆的实验．
（2） ．用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式．
要求：学生认真阅读教材，列举并分析实例，体会向心力的作用效果，并根
据牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式．
1.2 请同学们交流各自的阅读心得并进行相互间的讨论．并记录讨论结果。
圆周运动是变速运动，有加速度，故做圆周运动的物体一定受到力的作用．而
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的作用．这个合力叫做向心力．下面请推导向心力
的表达式．

2．向心力公式的实验讨 2.1[实验与探究] 请同学们阅读教材"实验"部分，思考下面的问题： 1） 实 ．
论("做一做")． 验器材有哪些?
三、 变速圆周运动和 2） 简述实验原理(怎样达到验证的目的)． ．
一般曲线运动的研究 3） ．实验过程中要注意什么?如何保证小球在水平面内做稳定的圆周运动，
测量哪些物理量(记录哪些数据)?
4） ．实验过程中产生误差的原因主要有哪些?
2.2 学生交流与讨论结果
提示：实验的过程中，多项测量都是粗略的，存在较大的误差，用两个方法
得到的力并不严格相等．通过实验我们还体会到．向心力并不是像重力、弹力、 摩擦力那样具有某种性质的力来命名的．它是效果力，是按力的效果命名的．在 圆锥摆实验中，向心力是小球重力和细线拉力的合力，还可以理解为是细线拉力

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在水平面内的一个分力．
2.3[训练]说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的．(师生互动)
1．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．
2．火星绕太阳运转的向心力是什么力提供的?
3．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
物块受几个力，向心力由谁提供．
三、变速圆周运动和一般曲线运动
3.1 思考：在刚才"做一做"的实验中，我们可以通过抡绳子来调节沙袋速度
的大小，这就给我们带来一个疑问：难道向心力能改变速度的大小吗?为什么?
提示：手不动时，绳子的拉力和沙袋运动的速度方向垂直，故沙袋的速度不
变．而当手动时，绳子的拉力和沙袋运动的速度方向不垂直，此时可以把拉力分
解为沿速度方向和垂直于速度方向的两个分力， 垂直于速度方向的分力提供沙 其
袋所需的向心力，并不改变沙袋的速度大小；而沿速度方向的分力产生的加速度
使沙袋的速度发生了改变．
3.2 思考并讨论：对于做一般曲线运动的物体，我们可以用怎样的分析方法进
行简化处理?请同学们阅读教材并结合课本图 6.7—4 的提示发表自己的见解．同
时再与刚才研究的变速圆周运动去进行对比．并注意以后解题时灵活应用。
[课堂训练]
1．如图 6．7—2 所示，在光滑的水平面上钉两个钉子 A 和 B，相距 20cm 用一根长 1 m 的细绳，一端系一个质量为 0.5 kg 的小球，另一端固定在钉子 A 上．开始时球与钉子 A、B 在一条直线上，然后使小球以 2 m／s 的速率开始在 水平面内做匀速圆周运动．若绳子能承受的最大拉力为 4 N，那么从开始到绳断
所经历的时间是多少?
说明：需注意绳磋钉子的瞬间，绳的拉力和速度方向仍然垂直，球的速度大
小不变，而绳的拉力随半径的突然减小而突然增大．
2．如图 6.7—3 所示，水平转盘的中心有个竖直小圆筒，质量为 m 的物体 A
放在转盘上，A 到竖直筒中心的距离为 r，物体 A 通过轻绳、无摩擦的滑轮与物
体月相连，月与 A 质量相同．物体 A 与转盘问的最大静摩擦力是正压力的m倍，
则转盘转动的角速度在什么范围内，物体 A 才能随盘转动?
说明：根据向心力公式，解题的关键是分析做匀速田用运动物体的受力情况；
明确哪些力提供了它需要的向心力．
3．如图 6.7—4 所示，在质量为 M 的电动机上，装有质量为 m 的偏心轮，
飞轮转动的角速度为w，当飞轮重心在转轴正上方时，电动机对地面的压力刚好
为零．则飞轮重心离转轴的距离多大?在转动过程中，电动机对地面的最大压力
多大?
[小结]请同学们概括总结本节课的内容．
[课外训练]
1．如图 6.7—5 所示，一圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘
上放置一木块，当圆盘匀速转动时，木块随圆盘一起运动，那么¼( )
A.木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心
B.木块受到圆盘对它的摩擦力．方向指向圆盘中心
C.因为木块与圆盘一起做匀速转动，所以它们之间没有摩擦力
D.因为摩擦力总是阻碍物体运动的， 所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块运动方向
相反

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2．一个 2.0kg 的物体在半径是 1.6 m 的圆周上以 4 m／s 的速率运动，向心加速度为多大?
所需向心力为多大?
3．太阳的质量是 1．98X1030kg，它离开银河系中心大约 3 万光年(1 光年：9．46X1012km)，
它以 250km／s 的速率绕着银河系中心转动．计算太阳绕银河系中心转动的向心力．
4．关于匀速圆周运动的周期大小，下列判断正确的是¼¼¼¼¼¼¼( )
A．若线速度越大，则周期一定越小 B．若角速度越大，则周期一定越小
C．若半径越大，则周期一定越大 D．若向心加速度越大，则周期一定越大
5．线的一端系一个重物，手执线的另一端使重物在光滑水平面上做匀速圆周运动，当转速 相同时．线长易断，还是线短易断?为什么?如果重物运动时系线被桌上的一个钉子挡住，随
后重物以不变的速率在系线的牵引下绕钉子做圆周运动， 系线碰钉子时钉子离重物越远线易
断?还是离重物越近线易断?为什么?
6．如图 6．7-6 所示，线段 OA＝2AB．A、B 两球质量相等．当它们绕 O 点在光滑的水平
桌面上以相同的角速度转动时，两线段的拉力之比为多少?
作业：新学案 22 页训练 2，23 页 8 题
学习札记

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