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5.6向心力 三维目标 【知识与技能】 了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的。 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。 【过程与方法】 通过向心力理论分析到实验探究，培养学生用理论指导实践的素养和能力。 【情感、态度与价值观】 培养学生观察生活，思考生活现象的能力，同时培养学生大胆分析及勇于探究的科学素养，以及尊重实验、实践的客观唯物精神。 教学重点 向心力概念的建立。 教学难点 向心力的来源。 教学过程 【新课引入】 复习回顾 做匀速圆周运动的物体向心加速度的大小如何表示?向心加速度的方向指向何处？ 大小： 方向：始终指向圆心。 牛顿第二定律如何描述？ 物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。F=ma 【新课教学】 一、向心力 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度。根据牛顿第二定律，产生加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合力。这个合力叫做向心力。 1.定义：做匀速圆周运动的合力始终指向圆心这个合力就叫做向心力。 2.大小： 3.方向：总指向圆心，与速度垂直，方向不断变化。 注：向心力是一个变力。 4.效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 二、向心力的来源 下面我们结合几个实例体会向心力。 【思考讨论】小球在光滑的水平桌面上，用细绳拉住做匀速圆周运动。物体受到几个力？有无受到向心力？ 向心力由小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、绳子的拉力F的合力提供。F向= F合= FN 注：向心力不是物体真实受到的一个力，而是由其他力提供的。受力分析时，不能把向心力算进去！ 【展示场景】物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动。 由小球受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。即圆盘对木块的静摩擦力Ff 。F向= F合= Ff 【展示场景】物块靠在粗糙的筒壁，随着圆桶一起匀速转动，与壁保持相对静止。 由物体受到的重力、静摩擦力、弹力的合力提供。F向= F合= FN 【展示场景】小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。 由小球受到的弹力N和重力G的合力提供，方向指向圆心。 【展示场景】小球在绳子的拉力的作用下做匀速圆周运动 由小球受到的绳子拉力F和重力G的合力提供，方向指向圆心。 问：向心力是不是像重力、弹力、摩擦力那样按性质来命名的？如果是，那么它的施力物体是什么？如果不是，那它是按什么来命名的？ 向心力不是按性质命名的，它只是做匀速圆周运动的物体所受的合外力。是按效果命名的。本质上它是做匀速圆周运动的物体所受的合外力，只是因为其特殊性：始终指向圆心。所以才把匀速圆周运动这种特殊运动下的合外力又叫做向心力。按效果命名的力还有：动力、阻力、压力、支持力等 结论：物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。 三、变速圆周运动 匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？ 切向力Ft ：产生切向加速度，改变速度的大小 向心力Fn ：产生向心加速度，改变速度的方向 【归纳总结】 四、一般曲线运动 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动。 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 【实验探究】用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 1、实验的基本原理？ 从运动的角度求得Fn ；从受力的角度求得F合；将Fn 和F合 进行比较。 2、实验需要的器材？ 钢球、细线、白纸、秒表、直尺 3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？ 转n圈数所用时间t、h