2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度ppt课件配套教案内容

匀速圆周运动的向心力

——田海涛

【知识与技能】

1．理解向心力的概念，通过实例认识向心力的方向、作用效果及来源。

2．通过实验探究物体所需向心力的大小与半径、角速度、质量的定量关系。

【过程与方法】

1．学会有关圆周运动的分析方法，培养理论联系实际的能力。

2．能从日常生活中发现与物理学有关的问题，并能从物理学的角度比较明确地表述发现问题。

3．尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用圆周运动的规律解决一些与生活相关的实际问题。

【情感态度与价值观】

1．领略圆周运动的神奇和谐，发展对科学的好奇心与学习物理知识的求知欲。

2．乐于探究日常生活中的圆周运动所隐藏的物理规律，有将物理知识应用于生产和生活的意识。

【教学重点】

1．理解向心力的概念，明确向心力的方向。

2．知道向心力大小F=mω2r= mν2/r，并能用来进行计算。

【教学难点】

1．匀速圆周运动的向心力大小不变，方向时刻在改变。

2．理解向心力是按作用效果命名，受力分析时不会分析物体受到向心力而是分析物体实际受力，合外力提供物体所需向心力。

【教学方法】

讲授法、归纳法、推理法、实验法

【教学用具】

黑板、多媒体、系有细线的小球(一大一小)、向心力演示器(含配套小球）

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【教学过程】

一．引入新课

1．复习提问：

（1）什么是匀速圆周运动？

（2）匀速圆周运动的线速度有什么特点？

2．引入思考：

由匀速圆周运动的线速度方向时刻在变化得出其合外力一定不为零，引出思考做匀速圆周运动的物体合外力应该有什么特点。

二．新课教学

1．向心力的定义

(1)实验：用手抡动系有细线的小球在水平面内匀速转动，发现其合外力应该指向运动轨迹的圆心。

(2)猜想：做匀速圆周运动的物体合外力都应该指向圆心。

(3)实例验证：月球围绕地球转动、旋转秋千，合外力指向圆心。

(4)理论推导：匀速圆周运动轨迹是圆，线速度方向沿着轨迹切线方向，合外力在轨迹内侧；线速度大小不变，合外力与速度垂直。故合外力沿着半径指向圆心。

(5)结论：物体做匀速圆周运动时所受合外力方向始终指向圆心。这个指向圆心的合外力就叫做向心力。

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2．向心力的特点

(1)方向：向心力总是沿半径指向圆心，与线速度垂直，方向时刻改变，是变力。

(2)作用效果：向心力只改变线速度的方向而不改变线速度的大小。

(3)来源：向心力是按效果命名的，对于做匀速圆周运动的物体，向心力就是它所受力的合力，受力分析时不会分析物体受到向心力而是分析物体实际受力，合外力提供物体所需向心力。

(4)常见匀速圆周运动向心力来源分析：

3．向心力的大小

(1)猜想：用手抡动系有细线的小球在水平面内匀速转动，感受绳子上拉了大小，让学生猜想物体所需向心力大小与哪些因素有关？(猜测F向与ω、r、m有关) (2)向心力演示仪介绍：

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(3)实验：控制变量法

让质量m，半径r相同，看F与ω

的关系；（实验演示）

让角速度ω，质量m相同，看F与r的关系；（视频演示）

让角速度ω，半径r相同，看F与m的关系。（视频演示）

(4)实验结论：

质量m，半径r相同， F∝ω2

；

角速度ω，质量m相同， F∝r ；

角速度ω，半径r相同， F∝m 。 故：F ∝ mω2 r，

精确实验表明：当F单位取N，m单位取kg，ω单位取rad/s，r单位取m时比例系数为1。

即： F = mω2 r (5)计算公式：

F=mω2r =mv2/r 三．巩固训练

1．向心力只改变速度的方向，而不改变速度的大小。 2．向心力的计算公式： 

F=mω2r  F=mv2/r

3．一个做匀速圆周运动的物体，若角速度变为原来的2倍,轨道半径不变,它的线速度变为原来的 2 倍，向心力变为原来的 4 倍,若角速度变为原来的2倍,线速度不变,它的轨道半径变为原来的 1/2 ，向心力变为原来的 2 倍。

四．知识小结

1．什么是向心力？ 2．向心力的方向有何特点？ 3．向心力的作用效果是怎样的？ 4．向心力大小的计算公式？

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