《黑龍江省哈爾濱市木蘭高級中學(xué)高中物理 向心加速度 向心力應(yīng)用 教案 新人教版必修1（通用）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《黑龍江省哈爾濱市木蘭高級中學(xué)高中物理 向心加速度 向心力應(yīng)用 教案 新人教版必修1（通用）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、向心加速度 向心力應(yīng)用的教案示例 一、教學(xué)目標 二、重點、難點分析 1.重點：向心力的來源。 2.難點：變速圓周運動中物體的受力、豎直面內(nèi)的圓周運動最高點速度極值。演 示實驗與理論推導(dǎo)相結(jié)合。 三、教具 1.轉(zhuǎn)臺、小物塊； 2.單擺； 3.一根細繩系著盛水的透明小桶； 4.一只透明的碗、小球（玻璃球或其它）。 四、主要教學(xué)過程 （一）引入新課 復(fù)習(xí)提問1：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了勻速圓周運動以及向心力。當(dāng)物體做勻速圓周運動 時需要向心力，這個力的方向如何？大小如何計算？ 提問2：物體做勻速圓周運動時，速度是否發(fā)生變化？ 引導(dǎo)學(xué)生回答：速度大小不變，方向變。 思考

2、：速度方向變化，是否存在加速度？ （學(xué)生可能答存在，也可能遲疑。） 引導(dǎo)學(xué)生分析：速度是矢量，速度方向變化仍是速度有變化，有變化就有加速度， 這個加速度表示速度方向變化的快慢。 引入：那么，勻速圓周運動的加速度是怎樣產(chǎn)生的？它的大小和方向如何呢？下 面我們就來討論這一問題。 （二）教學(xué)過程設(shè)計 啟發(fā)思考：物體運動時的加速度是如何產(chǎn)生的？根據(jù)是什么？ 引導(dǎo)學(xué)生：由合外力產(chǎn)生，根據(jù)牛頓運動定律，力是改變物體運動狀態(tài)的原因， 即力是產(chǎn)生加速度的原因。 再思考：那么，能否根據(jù)上節(jié)課的結(jié)論來推導(dǎo)加速度呢？ （可由學(xué)生自己先推導(dǎo)） 講評（師生共同完成）：牛頓運動定律既適用于直線運動

3、，也適用于曲線運動。 由牛頓第二定律：F合=ma 由向心力公式：F合=F向=mω2r 提問：加速度的方向如何？ 引導(dǎo)學(xué)生：與合外力方向一致，即指向圓心。 講述：故名向心加速度。 板書：向心加速度 1.向心加速度：表示速度方向變化的快慢。 分析：如圖1所示，F(xiàn)向⊥v物體在運動方向上不受力，因而在這個方向（即切線方 向）上沒有加速度，速度大小不會改變。由牛頓第二定律，F(xiàn)合→a，合力提供向心力，向心力的作用只是改變速度的方向，不改變速度大小，由此產(chǎn)生的加速度方向指向圓心，表示速度方向變化的快慢。 適用范圍說明：向心力和向心加速度的公式是從勻速圓周運動得出的，但也適用

4、 于一般的圓周運動。一般的圓周運動，速度的大小有變化，向心力和向心加速度的大小也隨著變化，利用公式求物體在圓周某一位置時的向心力和向心加速度的大小，必須用該點的速度瞬時值。 反饋練習(xí)（鞏固新知識）： ①從勻速圓周運動的向心加速度公式a=ω2r得出，a與半徑r成正比，但從a=v2／r 又得出，a與半徑r成反比。那么，a與半徑r到底成正比還是反比？兩者是否相互矛盾？ ②一列火車的質(zhì)量為500t，拐彎時沿著圓弧形軌道前進，圓弧半徑為375m，通過 彎道時的車速為54km／h，火車所需要的向心力是多大？產(chǎn)生的向心加速度是多大？ 講解： ①在討論向心加速度與半徑的關(guān)系時，必須注意不同的條件

5、。 ②火車拐彎時的圓周運動無論是否勻速率，都可利用公式求出拐彎瞬時的向心力和加速度。注意單位換算，v=54km／h=15m／s。 向心加速度： a=v2／r=152／375=0.6（m／s2） 向心力： F=mv2／r=5×105×152／375=3×105（N） 或 F=ma=5×105×0.6=3×105（N） 也可先求向心力，再根據(jù)F=ma求加速度。 板書：2.向心力實例分析 例1 下列物體做勻速圓周運動時，向心力分別由什么力提供？ ①人造地球衛(wèi)星繞地球運動時； ②電子繞原子核運動時； ③小球在光滑的水平桌面上運動；（如圖2） ④小球在水

6、平面內(nèi)運動；（如圖3） ⑤玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運動；（如圖4）（不計摩擦） 演示： ⑥使轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺上的物體也隨之做勻速圓周運動，轉(zhuǎn)臺與物體間沒有相對滑動。（如圖5） （學(xué)生觀察并分析，教師講評） ①由萬有引力提供； ②由庫侖力提供； ③由重力、支持力、拉力的合力提供； ④由重力、拉力的合力提供（如圖6） ⑤由重力、支持力的合力提供（如圖7）； ⑥由靜摩擦力（即合力）提供（如圖8）； 小結(jié)：分析勻速圓周運動向心力的來源，在具體問題中首先要對物體進行受力分析，根據(jù)受力來加以確定，由合力提供，也可能彈力、摩擦力等中的某一種力提供。 例2 汽車拐彎

7、時，可以看做是勻速圓周運動的一部分。如果此時你坐在車廂內(nèi)并 緊靠車壁，有何感覺？為什么？若未靠車壁又如何？ （學(xué)生對此有切身體會，由學(xué)生自己分析后再講評） 講評：人隨車一起做圓周運動需要向心力。當(dāng)人緊靠車壁時，感覺自己使勁擠壓 車壁，車壁就給人一個反作用力，與座位給人的靜摩擦力合起來提供向心力；未靠車壁時，只能由座位給人的靜摩擦力提供向心力，當(dāng)車速不大，所需向心力不大，靜摩擦力提供了向心力，人就有被向外甩的感覺；當(dāng)車速較大，所需向心力就大，若靜摩擦力不足以提供所需的向心力時，人就會滑離座位。 演示： 當(dāng)物體在豎直面內(nèi)做圓周運動時，一般不是勻速圓周運動，速度大小也在變，這

8、時物體所受合外力方向并不指向圓心，如圖10所示。將合外力分解為兩個分力：F1垂直速度方向指向圓心提供向心力，其作用是改變速度方向；F2平行速度方向，其作用是改變速度大小。對這種情況的討論和計算，僅限于最高點和最低點。 例3 演示“水流星”。 儀器：一根細繩系著盛水的杯子。 演示1：將杯子倒過來杯口朝下，水會在重力作用下灑到地上。以足夠大的速度使 杯子在豎直面內(nèi)做圓周運動。如圖11。 觀察：杯子到最高點杯口朝下，水不流出。 問：為什么？試分析原因。 （學(xué)生可討論） 師生共同分析：以水為研究對象，水做圓周運動需要向心力，到最高點時速度為v， 需要的向心力方向豎直向下，大小為F

9、=mv2／r，v越大，需要的向心力就越大。水在最高點的受力如圖12，重力以及杯底對水的作用力方向指向圓心，提供向心力。 演示2：使v小，水到最高點灑出。 思考：當(dāng)杯子運動到最高點時，為使杯中的水不灑出，此時的速度至少是多大？ 如何算出？引導(dǎo)學(xué)生分析： 受力：N、G v小，所需向心力小，N?。划?dāng)N減小到0，重力提供向心力，有 技節(jié)目中的飛車走壁等原理也在此。 （三）課堂小結(jié) 1.勻速圓周運動時，向心加速度表示速度方向變化的快慢。向心加速度大小不變， 方向指向圓心，時刻在變化，所以既不是勻速運動，也不是勻變速運動，而是變速運動。 2.向心力來源 五、說明 1.在勻速圓周運動中，速度v、加速度a，向心力F都是矢量，而三個量的特點都是 大小不變方向變，這是學(xué)生容易忽視的問題，因此在設(shè)計教學(xué)時力圖突出這三個量的矢量性。 2.力與運動的關(guān)系是力學(xué)中的一個重要關(guān)系，教學(xué)中力圖分析好速度、加速度、 向心力三者之間的關(guān)系，加深對這三個概念的理解，同時深化對牛頓定律的認識。 3.對于非勻速圓周運動，大綱要求分析受力及加速度，只限于分析豎直面內(nèi)的最