向心力、向心加速度教案

演示实验在光滑水平桌面上，绳的一端拴住一个小球，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态，用手轻击小球，小球先做匀速直线运动，当绳绷直后，小球做匀速圆周运动（用CAI课件，模拟上述实验过程）讨论绳绷紧前，小球为什么做匀速直线运动绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？结论做匀速圆周运动的小球，受到的绳的拉力就是它的合力，这个拉力方向始终指向圆心，方向不断变化，不改变速度的大小，只改变速度的方向

（1）概念做匀速圆周运动的物体受到的始终指向圆心的合力，叫做向心力向心力是根据力的作用效果命名的，不是一种新的性质的力

（2）向心力的作用效果只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小向心力指向圆心，而物体运动的方向沿切线方向，物体在运动方向不受力，速度大小不会改变，所以向心力的作用只是改变速度的方向，不改变速度的大小

2.向心力的大小体验向心的大小:每组学生发给用细线联结的钢球、木球各一个，让学生拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次引导学生猜想向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关过渡刚才同学们已猜想大向心力可能与m、八r有关，那么，我们的猜想是否正确呢？下面我们通过实验来检验一下（介绍向心力演示器的构造和使用方法）构造（略）介绍各部分的名称使用方法匀速转动手柄1,可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值实验操作用质量不同的钢球和铝球，使他们运动的半径r和角速度3相同，观察得到，向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力也越大用两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系仍用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系实验结果向心力的大小与物体质量m、圆周半径，和角速度3都有关系通过控制变量法、定量测数据等，可以得到匀速圆周运动所需的向心力大小为L2r=mrco根据线速度和角速度的关系3可得，向心力大小跟线速度的关系为v2F=m—r

3.向心加速度

（1）加速度的方向做匀速圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，据牛顿运动定律得到，这个加速度的方向与向心力的方向相同，始终沿半径指向圆心做匀速圆周运动物体的沿半径指向圆心的加速度，叫做向心加速度

（2）向心加速度的大小=丫心根据向心力公式，结合牛顿运动定律F=ma,推导得到aV242r或a=—=r——r T

24.说明

（1）向心力的实质就是做匀速圆周运动的物体受到的合外力它中根据力的效果命名的，不是一种新的性质的力，在受力分析时不能重复考虑

（2）匀速圆周运动的实质是在大小不变方向时刻变化的变力作用下的变加速曲线运动做匀速圆周运动物体，向心力的大小不变，方向总指向圆心，是一个大小不变方向时刻变化的变力向心加速度也是大小不变方向时刻变化的，不是一个恒矢量思考与讨论一个圆盘可绕通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一个小木块4它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，如图所示木块受几个力的作用？各是什么性质的力？方向如何？木块所受的向心力是由什么力提供的？（分析略）

（三）巩固练习

1.一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速度为原来的2倍时，它的线速度、向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当角速度变为原来的2倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍

2.用CAI课件展示思考与讨论中的物理情景，分析木块受哪几个力的作用？各是什么性质的力？方向如何？木块所受的向心力是由什么提供的？

3.练习五中的345四总结扩展这节课我们学习了向心力和向心加速度，掌握了它们的大小的计算公式和方向特点，进一步明确了匀速圆周运动的实质——是在大小不变方向时刻变化的变力作用下的变加速曲线运动五布置作业

1.书面P95-P96练习五

1、

2、7；P101习题

5、

62.看阅读材料《向心加速度公式的推导》

3.做一做《感受向心力》附【板书设计】五向心力向心加速度

4.向心力1概念做匀速圆周运动的物体受到的始终指向圆心的合力，叫做向心力向心力是根据力的作用效果命名的，不是一种新的性质的力2向心力的作用效果只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小

5.向心力的大小向心力的大小与物体质量m、圆周半径,和角速度3都有关系厂2r=mrco根据线速度和角速度的关系V=r3可得，向心力大小跟线速度的关系为v2r=m——r

6.向心加速度1加速度的方向做匀速圆周运动物体的沿半径指向圆心的加速度，叫做向心加速度2向心加速度的大小根据向心力公式，结合牛顿运动定律推导得到a=rco2或=E=r驾r T

24.说明1向心力的实质就是做匀速圆周运动的物体受到的合外力2匀速圆周运动的实质是在大小不变方向时刻变化的变力作用下的变加速曲线运动。