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1、2022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(xì)線的牽引,繞桌面上的圖釘作勻速圓周運動。小
2、 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
3、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?。?
4、 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:
5、
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(rèn)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
6、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(dá)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=mg·r/h
F向= mrω2 = [來
7、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(jìn)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。