資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 高中物理 年級 高一 學期 秋季
課題 2 向心力（第二課時）
教學目標
物理觀念： 1.理解圓周運動中力與運動的關系。 2.知道向心力的表達式也適用于變速圓周運動。 3.知道一般的曲線運動可以看作由許多圓周運動組合而成。 科學思維： 1.能根據力的作用效果分析做圓周運動所需向心力的來源。 2.能從合力與向心力的關系中認識勻速圓周運動、變速圓周運動。 3.能用微元法和極限方法，將一般的曲線運動轉化為圓周運動。
教學內容
教學重點： 1.分析向心力的來源，根據合力與向心力的關系列方程。
教學難點： 1.從力的分解角度理解變速圓周運動。2.從極限的角度了解一般曲線運動的研究方法。
教學過程
復習鞏固 知識回顧 1.向心力：做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心。這個指向圓心的合力叫做向心力（用Fn表示）。 向心力是不是一個真實力，由某個力或幾個力的合力提供，是根據力的作用效果命名的。 2.向心力的大小： （二）練習鞏固 1.（課本30頁）地球質量為6.0×1024kg，地球與太陽的距離為1.5×1011m。地球繞太陽的運動可以看作勻速圓周運動。太陽對地球的引力是多少？ 提示：地球繞太陽的運動可近似看作運動圓周運動，太陽對地球的引力提供向心力。在解答時應注意挖掘題目中的隱含條件（地球公轉周期）。 2.（課本30頁）把一個小球放在玻璃漏斗中，晃動漏斗，可以使小球在短時間內沿光滑的漏斗壁在某一水平面內做勻速圓周運動（圖6.2-7）。小球的向心力是由什么力提供的？ 答：小球在漏斗壁上的受力如圖所示，小球所受重力G、漏斗壁對小球的支持力FN的合力提供了小球做圓周的向心力。 二、新課內容 （一）分析向心力的來源 飛機在空中盤旋（飛機轉彎），做水平面內的勻速圓周運動。飛機的向心力是由什么力提供的？ 答：垂直于翼面空氣作用力F（升力）與重力G的合力提供向心力。 山東艦“180 回旋測試”，在水平海面上的運動近似看做勻速圓周運動，浪圈近似其運動軌跡。山東艦的向心力是由什么力提供的？ 答：航母受到重力和水的作用力，兩個力的合力提供向心力 滾筒洗衣機的脫水筒繞水平轉動軸勻速轉動時，附著在筒壁上的衣服在豎直平面內做勻速圓周運動，衣服的向心力是由什么力提供的？ 答：由重力和彈力的合力提供。 若漏斗壁與水平方向夾角為θ，小球質量為m，運動半徑為r，則可根據合力提供向心力列式： 用細線拴住的小球在豎直面內轉動至最高點和最低點時，向心力是由什么力提供的？ 思考與討論：如圖，小球在細線拉力的作用下在豎直面內做圓周運動， (1)小球受幾個力作用？ (2)什么力提供小球做圓周運動的向心力？ (3)小球在豎直面內可能做勻速圓周運動嗎？和圓錐擺有什么不同？ （二）變速圓周運動和一般曲線運動的受力分析 思考與討論：鏈球運動員在擲出鏈球之前的加速過程如圖所示，能近似看作圓周運動嗎？還是勻速圓周運動嗎？ 觀看視頻 根據繩對沙袋的拉力產生的效果分解： 跟圓周相切的分力Ft，與沙袋速度同向，使速度增大； 指向圓心方向的分力Fn，提供沙袋做圓周運動的向心力，改變沙袋速度方向。 思考與討論：當物體做圓周運動的線速度逐漸減小時，物體所受合力的方向與速度方向的夾角是大于90 還是小于90 呢？ 答：設合力F與速度v夾角為θ，則 在0 < θ < 90 時， Ft與v同向,物體做加速曲線運動。 在90 < θ <180 時， Ft與v反向,物體做減速曲線運動。 一般曲線運動：軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動。 把曲線分割為許多很短的小段，質點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分。在分析質點經過曲線上某位置的運動時，可以采用圓周運動的分析方法。 練習與應用： 4.（課本30頁）如圖6.2-9所示，細繩的一端固定于O點，另一端系一個小球，在O點的正下方釘一個釘子A，小球從一定高度擺下。經驗告訴我們，當細繩與釘子相碰時，釘子的位置越靠近小球，繩就越容易斷。請解釋這一現象。 解答：設小球的質量為m，釘子A與小球的距離為r。小球從一定高度擺下，雖然每次釘子的位置不同，但是由于每次釋放的高度相同，小球在豎直線以左的運動規律完全相同，故小球通過最低點的速度相同，設為v。 小球通過最低點時做半徑為r的圓周運動，繩子的拉力FT和重力mg的合力提供了向心力，即 在m、v一定的情況下，r越小， FT越大，即繩子承受的拉力越大，繩子越容易斷。 5.（課本30頁）一輛汽車在水平公路上轉彎，沿曲線由M向N行駛，速度逐漸減小。圖6.2-10甲、乙、丙、丁分別畫出了汽車轉彎時所受合力F的四種方向，你認為哪種是正確的？為什么？ 解答：丙圖正確。汽車在行駛種速度越來越小，所以汽車在軌跡的切線方向做減速運動，切線方向所受合力方向如圖6-10種的。 （三）課堂小結 1.勻速圓周運動的向心力來源： 合力指向圓心，提供向心力，只改變速度方向。 2.變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點 （1）變速圓周運動：合力不指向圓心。 跟圓周相切的分力Ft，改變速度大小； 指向圓心方向的分力Fn，改變速度方向。 （2）一般曲線運動：微元法，采用圓周運動的分析方法。 （四）作業布置 1.總結解決勻速圓周運動問題的方法步驟。 2.下載并完成“向心力（第二課時）作業練習”。

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