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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：什么是勻速圓周運動，“勻速”的含義是是什么？ 提出問題：勻速圓周運動也是一種變速運動，一定有加速度，那么它的加速度有什么特點？ 它的方向是怎樣的，大小如何計算？ 二.教學(xué)過程 (一)．加速度的方向:1 加速度的方向: （動力學(xué)觀點） 實例1：地球繞太陽的運動近似為勻速圓周運動，地球受到什么力的作用？這個力可能沿著 什么方向？ 實例2：光滑的水平桌面上一個小球由于細線的牽引，繞桌面上的圖釘作勻速圓周運動。小 球受幾個力的作用？這幾個力的合力沿著什么方向？ 小結(jié)：做勻速圓周運動的物體的合力總是 ，所以加速度的方向也總是 。 2、作圓周運動的物體：設(shè)質(zhì)點沿著半徑為r的原作勻速圓周運動，某時刻位于A點，速度為 vA，經(jīng)過時間Δt后位于B點，速度為vB。按照以下思路討論質(zhì)點運動的加速度的方向。 1） 分別作出質(zhì)點在A、B兩點的速度矢量VA、VB，如圖甲。由于是勻速圓周運動，VA和VB的長度是一樣的。 2）為了便于VA、VB的比較，將VB的起點移到B，同時保持VA的長度和方向不變，如圖乙。 3）以VA的箭頭端為起點，VB的箭尾端為終點做矢量ΔV，如圖丙。ΔV就是質(zhì)點從A到B的速度變化量。 4）是質(zhì)點從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，A、B兩點就非常接近了，VA和VB也非常非常接近，如圖丁。由于VA和VB的長度相等，它們與ΔV組成等腰三角形，當(dāng)Δt很小很小時，ΔV也就于VA（VB）垂直，即與半徑平行，或者說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 通過推導(dǎo)和實驗表明，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)：作勻速圓周運動的物體，向心加速度不為零 第6節(jié) 向心力 一.引入 做圓周運動的物體為什么不沿直線飛去而是沿著一個圓周運動？那是因為它受到了力的作用。用手掄著一個被繩著的物體，使它使圓周運動，是繩子的力在拉著它。地球繞著太陽轉(zhuǎn)動，是太陽對地球的引力在“拉”著它 做勻速圓周運動的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力。這個合力就叫做向心力，即： 二.教學(xué)過程： (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，可認定各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，還可以是某個力的分力。 ⑶如果物體做勻速圓周運動，向心力就是物體受到的合外力；如果物體做非勻速圓周運動（線速度大小時刻改變），向心力并非是物體受到的合外力。（下節(jié)課） 如圖，在線的一端系一個小球，另一端牽在手里，將手舉過頭頂， 使小球在水平面內(nèi)做圓周運動，感受球運動時對手的拉力；改變小球轉(zhuǎn)動的快慢、線的長度或小球的質(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)動半徑變大，小球?qū)κ值睦σ沧兇?，說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證 分析課本實驗，加深對向心力的理解： 1、用刻度尺測出懸點距圓心高度h，用秒表記錄鋼球運動n周的時間t，并沒計出數(shù)據(jù)表格。 2、用公式計算出：∑F=mgtgθ=mgr/h F向= mrω2 = [來源:] 3、比較g/h與4π2n2/t2大小。 4、比較兩種方法得到的力對實驗可靠性作出評估。 (三)、變速圓周運動和一般曲線運動 物體做加速圓周運動時，合外力方向與速度方向夾角小于90，此時把F分解為兩個互相垂直的分力：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υ的大小，F(xiàn)向只改變υ的方向，F(xiàn)向產(chǎn)生的加速度就是向心加速度。 同理，F(xiàn)與υ夾角大于90時，F(xiàn)t使υ減速，F(xiàn)n改變υ方向。 小結(jié)： 1、同進具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就是變速圓周運動。 鏈球運動員用力搶起鏈球時，是什么力使它加速的？小物體放在圓臺上隨圓臺一起加速轉(zhuǎn)動時，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、一般曲線運動 運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，稱為一般的曲線運動。 一般的曲線運動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)用圓周運動的分析方法處理。