高中物理212《向心力》教案粤教版必修2.docx

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高中物理212《向心力》教案粤教版必修2

第二节向心力

课标要求

【知识和技能】

（1）经历向心力的实验探究过程，体验什么力是向心力及向心力与哪些因素有关，知道向心力的两种表达式和其物理意义，

（2）理解向心加速度的两种表达式和其物理意义，会判断向心加速度在什么情况下与半径成正比，什么情况下与半径成反比。

（3）会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物理现象。

【过程和方法】

（1）通过向心力和向心力加速度概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法。

（2）体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用。

【情感、态度和价值观】

（1）经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度。

（2）通过探究活动，使学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心。

（3）通过向心力和向心加速度概念的学习，认识实验对物理学研究的作用，体会物理规律与生活的联系。

教学重点向心力和向心加速度的理解和应用

教学难点向心力和向心加速度的理解和应用

教学方法实验、讲解、归纳、推理法

教学过程

1.向心力的教学

利用本节教科书中图2-2-1，给足学生时间认真做好该实验，让学生来回答他们的手有什么感觉？

如果增大或减少转的速度，手的感觉又如何？

如果松手，将会发生什么现象？

2.向心加速度的教学

直接用牛顿第二定律推导出向心加速度的表达式

3.生活中的向心力

（1）汽车转弯——利用书中内容即可。

而后讨论和分析转盘上用细线栓着的小球的匀速圆周运动的向心力、转盘上木块的匀速圆周运动的向心力是如何提供的，摩托车赛车手转弯时向里倾斜的向心力是如何提供的。

（2）荡秋千通过最低点，人对底座的压力、汽车通过拱形桥顶，对桥面是压力、游乐园中的翻滚过山车通过最高点时，人不掉下来的最小速度是多大等等

（3）圆锥摆

4、练习

1.甲、乙两物体都在做匀速圆周运动，以下各种情况下哪个物体的向心加速度较大？

A．它们的线速度相等，乙的半径小

B．它们的周期相等，甲的半径大

C．它们的角速度相等，乙的线速度小

D．它们的线速度相等，在相同的时间内甲与圆心的连线扫过的角度比乙的大

2.一部机器由电动机带动，机器上的皮带轮的半径

是电动机皮带轮半径的3倍（如图所示），皮带

与两轮之间不发生滑动。

已知机器皮带轮边缘

上一点的向心加速度为0.10m/s2。

（1）电动机皮带轮与机器皮带轮的转速比

是多少？

（2）机器皮带轮上A点到转轴的距离为轮半径的一半，A点的向心加速度是多少？

（3）电动机皮带轮边缘上某点的向心加速度是多少？

小结

作业

教后记

向心力向心加速度（习题课）

教学目标

【知识和技能】

1．进一步掌握向心力、向心加速度的有关知识，理解向心力、向心加速度的概念。

2．熟练应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题

【过程和方法】

通过该节习题课，培养学生运用知识解决问题的能力．

【情感、态度和价值观】

培养学生认真的科学态度和大胆探究的心理品质。

教学重点：

理解向心力、向心加速度的概念并会运用它们解决实际问题。

。

教学难点：

应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题。

教学方法：

讲练结合

教学过程

（一）复习提问

1．什么是向心力、向心加速度？

2．向心力和向心加速度的大小怎样计算？

（二）例题精讲

【例题1】A、B两质点均做匀速圆周运动，mA∶mB=RA∶RB=1∶2，当A转60转时，B正好转45转，则两质点所受向心力之比为多少？

（学生解答本题，教师巡回指导）

【例题2】如图1，A、B、C三个物体放在水平旋转的圆盘上，三物与转盘的最大静摩擦因数均为μ，A的质量是2m，B和C的质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴2R，若三物相对盘静止，则．

A．每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用

B．C的向心加速度最大

C．B的摩擦力最小

D．当圆台转速增大时，C比B先滑动，A和B同时滑动

【例题3】如图２，线段OA=2AB，AB两球质量相等，当它们绕O点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时，两线段拉力之比TBA：

TOB为

A．2∶3B．3∶2

C．5∶3D．2∶1

（三）课堂练习

1．关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是

A．由a=

可知，a与r成反比B．由a=ω2r可知，a与r成正比

C．由v=ωr可知，ω与r成反比D．由ω=2πn可知，ω与n成反比

2．有长短不同，材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么（）

A．两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断

B．两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断

C．两个球以相同的周期运动时，短绳易断

D．不论如何，短绳易断

3．一质量为m的木块，由碗边滑向碗底，碗内表面是半径为r的球面，由于摩擦力的作用，木块运动的速率不变，则（）

A．木块的加速度为零B．木块所受合外力为零

C．木块所受合外力的大小一定，方向改变D．木块的加速度大小不变

4．关于向心加速度，下列说法正确的是（）

A．它描述的是线速度方向变化的快慢B．它描述的是线速度大小变化的快慢

C．它描述的是向心力变化的快慢D．它描述的是转速的快慢

5．如图４所示，原长为L的轻质弹簧，劲度系数为k，

一端系在圆盘的中心O，另一端系一质量为m的金属

球，不计摩擦，当盘和球一起旋转时弹簧伸长量为ΔL，

则盘旋转的向心加速度为_____，角速度为_____。

6．小球做匀速圆周运动，半径为R，向心加速率为a，则

A．小球受到的合力是一个恒力B．小球运动的角速度为

C．小球在时间t内通过的位移为

D．小球的运动周期为2π

7．汽车在半径为R的水平弯道上转弯，车轮与地面的摩擦系数为μ，那么汽车行驶的最大

速率为_____。

（四）布置作业

《圆周运动中的临界问题》习题课

课标要求

【知识和技能】

1、会运用受力分析及向心力公式解决圆周运动的临界问题

　　2、会分析判断临界时的速度或受力特征

【过程和方法】

通过该节习题课，培养学生运用知识解决问题的能力．

【情感、态度和价值观】

培养学生认真的科学态度和大胆探究的心理品质。

教学重点掌握解决圆周运动的两种典型的临界问题

教学难点会分析判断临界时的速度或受力特征

教学过程

一、复习有关概念

1、向心加速度的概念

2、向心力的意义　（由一个力或几个力提供的效果力）

二、新课

1、在竖直平面内作圆周运动的临界问题

⑴如图1、图2所示，没有物体支承的小球，在竖直平面作圆周运动过最高点的情况

①临界条件：

绳子或轨道对小球没有力的作用

　　　　　　　　v临界＝

②能过最高点的条件：

v≥

，当v＞

时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力。

③不能过最高点的条件：

v＜v临界（实际上球没到最高点时就脱离了轨道）。

⑵如图3所示情形，小球与轻质杆相连。

杆与绳不同，它既能产生拉力，也能产生压力

①能过最高点v临界＝0，此时支持力N＝mg

②当0＜v＜

时，N为支持力，有0＜N＜mg，且N随v的增大而减小

③当v＝

时，N＝0

④当v＞

，N为拉力，有N＞0，N随v的增大而增大

例1　（99年高考题）如图4所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O的水平轴自由转动。

现给小球一初速度，使它做圆周运动。

图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球作用力可能是　（　A　）

A、a处为拉力，b处为拉力

B、a处为拉力，b处为推力

C、a处为推力，b处为拉力

D、a处为推力，b处为推力

例2　长度为L＝0.5m的轻质细杆OA，A端有一质量为m＝3.0kg的小球，如图5所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0m／s，g取10m／s2，则此时细杆OA受到　　　　（B　　）

A、6.0N的拉力B、6.0N的压力

C、24N的拉力D、24N的压力

例3　（可以由学生板演）长L＝0.5m，质量可以忽略的的杆，其下端固定于O点，上端连接着一个质量m＝2kg的小球A，A绕O点做圆周运动（同图5），在A通过最高点，试讨论在下列两种情况下杆的受力：

①当A的速率v1＝1m／s时

②当A的速率v2＝4m／s时

2、在水平面内作圆周运动的临界问题

　在水平面上做圆周运动的物体，当角速度ω变化时，物体有远离或向着圆心运动的（半径有变化）趋势。

这时，要根据物体的受力情况，判断物体受某个力是否存在以及这个力存在时方向朝哪（特别是一些接触力，如静摩擦力、绳的拉力等）。

例4　如图6所示，两绳系一质量为m＝0.1kg的小球，上面绳长L＝2m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30°与45°，问球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧，当角速度为3rad／s时，上、下两绳拉力分别为多大？

　　　例5　如图7所示，细绳一端系着质量M＝0.6kg的物体，静止在水平肌，另一端通过光滑的小孔吊着质量m＝0.3kg的物体，M的中与圆孔距离为0.2m，并知M和水平面的最大静摩擦力为2N。

现使此平面绕中心轴线转动，问角速度ω在什么范围m会处于静止状态？

（g＝10m／s2）

3、巩固练习

1、汽车通过拱桥颗顶点的速度为10m／s时，车对桥的压力为车重的

。

如果使汽车驶至桥顶时对桥恰无压力，则汽车的速度为（　　　）

A、15m／sB、20m／sC、25m／sD、30m／s

2、如图8所示，水平转盘上放有质量为m的物块，当物块到转轴的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）。

物体和转盘间最大静摩擦力是其下压力的μ倍。

求：

⑴当转盘角速度ω1＝

时，细绳的拉力T1。

⑵当转盘角速度ω2＝

时，细绳的拉力T2。

4、课后参考题

1、一内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内，环的半径为R（比细管半径大得多）。

在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球（可视为质点）。

A球的质量m1，B球的质量为m2，它们沿环形管顺时针运动，经过最低点时的速度都为v0，设A球运动到最低点，B球恰好运动到最高点。

若要此时两球作用于圆管的合力为零，那么m1、m2、R与v0应满足的关系式是＿＿＿＿＿＿。

　（97年高考题）

2、如图9所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为θ＝30°，一条长度为L的绳（质量不计），一端的位置固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一个质量为m的小物体（物体可看质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动。

⑴当v＝

时，求绳对物体的拉力；

⑵当v＝

时，求绳对物体的拉力。

三、小结

1、解圆周运动的问题时，一定要注意找准圆心，绳子的悬点不一定是圆心。

2、把临界状态下的某物理量的特征抓住是关键。

如速度的值是多大、某个力恰好存在还是不存在以及这个力的方向如何。

教后记