《2022年高一物理 5.6《向心力》學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高一物理 5.6《向心力》學(xué)案(2頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
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(wèn):什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng),“勻速”的含義是是什么?
提出問(wèn)題:勻速圓周運(yùn)動(dòng)也是一種變速運(yùn)動(dòng),一定有加速度,那么它的加速度有什么特點(diǎn)?
它的方向是怎樣的,大小如何計(jì)算?
二.教學(xué)過(guò)程
(一).加速度的方向:1 加速度的方向: (動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn))
實(shí)例1:地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)近似為勻速圓周運(yùn)動(dòng),地球受到什么力的作用?這個(gè)力可能沿著
什么方向?
實(shí)例2:光滑的水平桌面上一個(gè)小球由于細(xì)線的牽引,繞桌面上的圖釘作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小
2、 球受幾個(gè)力的作用?這幾個(gè)力的合力沿著什么方向?
小結(jié):做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的合力總是 ,所以加速度的方向也總是 。
2、作圓周運(yùn)動(dòng)的物體:設(shè)質(zhì)點(diǎn)沿著半徑為r的原作勻速圓周運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻位于A點(diǎn),速度為
vA,經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt后位于B點(diǎn),速度為vB。按照以下思路討論質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度的方向。
1) 分別作出質(zhì)點(diǎn)在A、B兩點(diǎn)的速度矢量VA、VB,如圖甲。由于是勻速圓周運(yùn)動(dòng),VA和VB的長(zhǎng)度是一樣的。
2)為了便于VA、VB的比較,將VB的起點(diǎn)移到B,同時(shí)保持VA的長(zhǎng)度和方向不變,如圖乙。
3)以VA的箭頭端為起點(diǎn),VB的箭
3、尾端為終點(diǎn)做矢量ΔV,如圖丙。ΔV就是質(zhì)點(diǎn)從A到B的速度變化量。
4)是質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)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(shí),A、B兩點(diǎn)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(zhǎng)度相等,它們與ΔV組成等腰三角形,當(dāng)Δt很小很小時(shí),ΔV也就于VA(VB)垂直,即與半徑平行,或者說(shuō)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(guò)推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的物體為什么不沿直線飛去而是沿著一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)?那是因?yàn)樗艿搅肆Φ淖饔?。用手掄著一個(gè)被繩著的物體,使它使圓周運(yùn)動(dòng),是繩子的力在拉著它。地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng),是太陽(yáng)對(duì)地球的引力在“拉”著它
做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度,根據(jù)牛頓第二定律,這個(gè)加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力。這個(gè)合力就叫做向心力,即:
二.教學(xué)過(guò)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(gè)力的分力。
⑶如果物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),向心力就是物體受到的合外力;如果物體做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)(線速度大小時(shí)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(gè)小球,另一端牽在手里,將手舉過(guò)頭頂,
使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),感受球運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)手的拉力;改變小
6、球轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢、線的長(zhǎng)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(dòng)半徑變大,小球?qū)κ值睦σ沧兇?,說(shuō)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(yàn)證
分析課本實(shí)驗(yàn),加深對(duì)向心力的理解:
1、用刻度尺測(cè)出懸點(diǎn)距圓心高度h,用秒表記錄鋼球運(yùn)動(dòng)n周的時(shí)間t,并沒(méi)計(jì)出數(shù)據(jù)表格。
2、用公式計(jì)算出:∑F?=mgtgθ=mg·r/h
F向= mrω2 = [來(lái)
7、源:]
3、比較g/h與4π2n2/t2大小。
4、比較兩種方法得到的力對(duì)實(shí)驗(yàn)可靠性作出評(píng)估。
(三)、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)
物體做加速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合外力方向與速度方向夾角小于90°,此時(shí)把F分解為兩個(gè)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?chǔ)缘拇笮。現(xiàn)向只改變?chǔ)缘姆较?,F(xiàn)向產(chǎn)生的加速度就是向心加速度。
同理,F(xiàn)與υ?shī)A角大于90°時(shí),F(xiàn)t使υ減速,F(xiàn)n改變?chǔ)苑较颉?
小結(jié):
1、同進(jìn)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)就是變速圓周運(yùn)動(dòng)。
鏈球運(yùn)動(dòng)員用力搶起鏈球時(shí),是什么力使它加速的?小物體放在圓臺(tái)上隨圓臺(tái)一起加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),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(yùn)動(dòng)
運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng),稱為一般的曲線運(yùn)動(dòng)。
一般的曲線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的分析方法處理。