高中物理必修一56向心力

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1、教学准备教学目标1•知识与技能（1）能结合实例分析，知道向心力是一种效果力以及方向；（2）能够用自己的语言归纳向心力公式的确切含义，并能用來进行简单的计算；（3）知道变速圆周运动屮向心力是合外力的一个分力，能够描述合外力的作用效果。2•过程与方法（1）通过对向心力概念的探究体验，能够用自己的语言说出其概念；（2）引导学生进行''实验〃~''用圆锥摆验证向心力的表达式〃（3）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到•般曲线运动的研究过程，领会解决问题从特殊到一般的思维方法。3•情感、态度与价值观实例、实验紧密联

2、系生活，拉近与科学的距离，感受到科学就在身边，发展自己对学习的积极性和学习兴趣。教学重难点1・重点：向心力的概念、公式的建立，对公式理解以及相应的计算2•难点：分析向心力的来源教学过程1•引入取一根细绳，一端系上一小球，另一端固定在一枚钉子上。将钉子定在光滑的板上,如图所示:师：给小球一个水平方向并垂直于细的初速度，小球什么运动？牛：圆周运动师：小球为什么会做圆周运动？生：受绳子拉力2•向心力概念的建立对上述模型进行理想化处理(水平而光滑)，对小球受力分析，得出向心力的概念。强调：向心力是按照力的实际作用

3、效果命名的。3.感受向心力与哪些因素有关师：你在生活中感受到过向心力吗？(1)体验：在一根结实的细绳的一端拴一个物体，抡动细绳，使小物体做圆周运动(如图)，依次改变转动的角速度、半径和小物体的质量，拉力如何变化。(2)猜想：向心力可能与哪些因素有关冇关。生：向心力可能与m、v(w)>r有关4•利根据牛顿第二定律和向心加速度表达式推导出向心力表达式-—=rm^r=m—-r*r厂5•分组实验：用圆锥摆粗略验证向心力表达式验证:mgtail6-mT2只需验证:记录数据:h/mpT/s”g—3h47T2T2"2

4、两者比值卩p2-p3a3-pQ4-33p96•演示实验：用DIS向心力实验器研究向心力与半径、角速度、质量间的关系(1)介绍DISLab向心力实验器及其工作原理我们现在研究的是这个小祛-码做圆周运动的向心力和半径「、质量m、角速度w的关系。把它穿在水平连杆上，这是一个悬愕，用手推动悬特转动起來，磁码也就在水平血内做起了圆周运动。质量m是匕知的，半径通过悬臂上的刻度读岀，水平连杆对祛码的拉力的测量是通过力传感器测虽:的，垂直连杆的少力传感器相连，另-端挂在悬臂屮心的等臂杠杆上，转动悬臂，水平连杆应牵拉等臂杠

5、杆并将作丿IJ力传至垂」T•连杆通过力传感器测出其大小。光电门传感器來测量挡光杆的挡光时间，进而求出角速度。运川控制变量法研究F与m,r以及3Z间的关系。（2）实验演示：1.将光电门传感器和力传感器固定在朗威DISLab向心力实验器上，光电门传感器接入数据采集器第一通道，力传感器接入第二通道。1.点击教材专用软件主界面上的实验条目''向心力研究〃，打开该软件。2.将挡光杆的直径（挡光宽度）、挡光杆到旋臂轴心的距离、第一次实验时祛码的运动半径（祛码垂心到旋臂轴心的距离）和祛码质量输入表格相应位置。3.点击'

6、'开始记录"，保持旋臂静止不动，对传感器进行软件''调零〃。拨动旋臂使之做圆周运动，扌当光杆每次通过光电门传感器，系统口动记录下祛码的向心力值F并计算出此吋的角速度3。随着旋臂转速逐渐减慢，软件窗口上方的坐标系内将显示自右上方至左卜-方分布的一组F-0）数据点。4.点击''停止记录〃，対数据点进行分析。分别点击''一次拟合〃、''二次拟合〃，得出两条拟合图线。观察可见，二次拟合图线与数据点的分布非常接近，可推断之间是二次方关系。点击'、F・o）2图像〃，对数据点进行''•次拟合〃，得到拟合曲线，观察曲线后

7、可推断F・o）2之间是正比例关系。5.保持祛码的质量不变，改变其运动半径，重复实验，得出儿组F・3数据点。对曲线进行''选择F值〃，点击、'F・r图像〃得到拟合曲线。观察曲线后可推断F-rZ间是止比例关系。6.保持祛码的运动半径不变，改变其质量，重复实验，得出儿组F・o）数据点。对曲线进行''选择F值〃，点击、'F・m图像〃得到拟合曲线。观察曲线后可推断F-m之间是正比例关系。7.根据实验结果，分析向心力F与半径「、角速度3和质量m的关系。7•变速圆周运动和一般曲线运动对链球运动慢动作进行观察，链子对球的

8、拉力不是指向圆心，而是与速度夹角小于90度，引导学生将力分解为Ft、Fn,总结各自作用。变速圆周运动不是合外力提供向心力，而是其中一部分提供向心力。这反过來恰好解释前面的匀速圆周运动为什么合外力提供向心力。FV2F—m—匀速圆周运动7N、r■大小不变；变速圆周运动，v变化，「不变，一般曲线运动如何处理呢？引导学生思考，V、「变还是不变，然后运用极限分割思想，将一般1111线分割为很多小関弧，每段曲率半径r不同，v也不同。每段小