6.2 向心力（导学案）-【上好课】高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）

第2节　向心力 导学案 【学习目标】 1.理解向心力的表达式的含义。 2.会分析向心力的来源，掌握向心力大小的表达式，并会应用公式进行有关的计算。 3.采用控制变量法“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。 【学习重难点】 1.向心力的定义和表达式。（重点） 2.掌握向心力大小的表达式，并会应用公式进行有关的计算。（重点难点） 3.采用控制变量法“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。（重点难点） 【知识回顾】 一、线速度 1.线速度 (1)表达式：v＝ 。 (2)方向：线速度的方向为物体做圆周运动时该点的 方向。 2.匀速圆周运动 如果物体沿着圆周运动，并且线速度的 处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动。 二、角速度 1.表达式：ω＝ 。 2.单位：在国际单位制中，时间的单位是秒，角的单位是弧度，角速度的单位是 ，符号是 。 三、周期 1.周期：做匀速圆周运动的物体，运动 所用的时间叫作周期，用T表示。周期也是常用的物理量，它的单位与时间的单位相同。 2.转速：技术中常用转速来描述物体做圆周运动的 。转速是指物体转动的圈数与所用时间之比，常用符号n表示，转速的单位为转每秒(r/s)，或转每分(r/min)。 四、线速度与角速度的关系 1.两者关系：在圆周运动中，线速度的大小等于 与半径的乘积。 2.关系式：v＝ 。 【自主预习】 1.向心力的大小和方向 (1)向心力大小：Fn＝ ＝ ＝ 。 (2)向心力的方向 无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向 ，方向时刻改变，故向心力是 。 (3)向心力的作用效果——改变线速度的 。由于向心力始终指向 ，其方向与物体运动方向始终 ，故向心力不改变线速度的 。 2.向心力的来源 (1)某个 提供；(2)某个力的 提供；(3)几个力的 提供。 【课堂探究】 思考与讨论： (1)你是否可以想一种方法用较轻的乒乓球提起较重的矿泉水呢？ (2)观看视频，思考什么原因使质量很轻的乒乓球提起较重的装水的瓶子呢？ 体验与思考： 请你用手让被轻绳一端栓的小球,在光滑水平面做匀速圆周运动，你的手会有什么感觉？分析小球的受力情况？小球所受合外力方向有何特点？ 一、向心力 (一)向心力定义 1.定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向 的合力，这个合力叫做向心力。 ①方向时刻发生 （始终指向 且与速度方向 ） ②向心力的作用：只改变线速度的 不改变速度 ③向心力是根据力的作用 来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。 (二)向心力的来源分析 (三)归纳总结 ⑴向心力是根据 命名的力，并不是一种新的性质的力。 ⑵向心力的来源：可以是 、 、 等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由 提供向心力。 二、向心力的大小 通过体验小实验，感受向心力，并思考与讨论如下问题： (1)保持小球的转动半径不变，改变角速度，向心力大小如何变化？ (2)保持小球的角速度不变，改变转动半径，向心力大小如何变化？ (3)通过实验，你认为做圆周运动的物体所受的向心力与哪些因素有关？ 【探究实验】 方案一：用向心力演示器探究向心力的大小 1.实验器材： 2.实验原理： 匀速转动手柄，使变速塔轮以及长槽和短槽和槽内的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 3.实验探究：采用 法，进行分组实验。 4.数据收集： 实验条件 实验现象 实验结论 ω r一定，ma=2mb m ω一定，ra=2rb m r一定，2ωa=ωb 5.数据分析：通过获得的数据，你认为向心力的大小与质量、半径、角速度存在怎样的关系？ 6.向心力大小计算公式：Fn＝ ＝ ＝ 。 方案二：用圆锥探究向心力的大小（观看视频） 方案三：用传感器探究向心力的大小（观看视频） 三、变速圆周运动和一般曲、线运动的受力特点 思考与讨论：（观看视频） ①运动员旋转过程中，链球的速度怎样变化？ ②通过观察，你认为链球从开始到抛出过程中，链球所受绳的拉力方向与速度方向是否垂直？ (一)做变速圆周运动的物体所具有的加速度 (1)at —— 加速度，