人教版高一物理必修2第二学期6.2.1向心力

人教版高一物理必修2第二学期第六章 第五章 抛体运动 6.2.1　向　心　力 核心素养目标 1、物理观念：向心力及其特点、表达式。 2、科学思维：会测量、分析实验数据，获得实验结论。 3、科学探究：利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。4、科学态度与责任：体验向心力的存在，会设计相关实验，探究向心力与物体的质量、速度和轨道半径的关系，体会控制变量法在研究多个物理量关系中的应用. 教学目标 教学重点：会分析向心力的来源，掌握向心力的表达式，并能用来进行计算. 教学难点：体验向心力的存在，会设计相关实验，探究向心力与物体的质量、速度和轨道半径的关系，体会控制变量法在研究多个物理量关系中的应用. 情境导入 空中飞椅与人一起做匀速圆周运动。 你知道它们在运动过程中所受合力的方向有什么特点吗？ 这就是我们今天将要学习的问题。 一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。用剪刀将细线剪断，观察小球将做什么运动？你认为使小球做圆周运动的力指向何方？ 思考与讨论 一、向心力 下面我们从受力分析开始分析 新知讲解 任务探究一 5 O G FN F O FN与G相平衡，所以合力为拉力F 用剪刀将细线剪断，小球将沿切线方向飞出，做匀速直线运动。 结论：对于做匀速圆周运动的小球 1、所受的合力为细线的拉力； 2、拉力即为使小球做圆周运动的力； 3、拉力的方向指向圆心。 任务探究一 6 向心力 1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向 ，这个指向 的 力叫作向心力. 2.方向：始终沿着 指向 . 3.作用：只改变速度的 ，不改变速度的 . 4.向心力的来源：向心力是由 提供的.是根据力 的 命名的， 圆心 圆心 半径 圆心 方向 大小 作用效果 某个力或者几个力的合力 任务探究一 7 1、地球绕太阳的运动： 太阳对地球的引力提供向心力 。 F引 探究一、试举例说明：向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力，它是某一个力或者几个力的合力提供的。 任务探究一 8 O' ω O θ l m mg F合 FT 2、飞椅与人一起做圆周运动： 向心力 F合 则是由绳子斜向上方的拉力 F T和所受重力 mg 的合力提供的。 任务探究一 9 二、向心力的大小 因此，我们可以先通过实验感受向心力大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验，进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。 认识物理量的方法：先定性了解，再探究定量关系 任务探究二 10 操作步骤： 1、在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶， 使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。 感受向心力（定性了解） r 2、设沙袋转动的速度为V，绳的长度为L，沙袋的质量为m （1）保持V和L不变，改变m，感受向心力的变化。 （3）保持m和V不变，改变L，感受向心力的变化。 （2）保持L和m不变，改变V，感受向心力的变化。 3、结论：向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。 任务探究二 11 探究向心力大小的表达式（定量关系） 1、实验器材：向心力演示器、两个质量相同的钢球和一个质量小的铝球。 向心力演示器 1 2 4 3 5 8 7 6 2、向心力演示器的构造及工作原理： 匀速转动手柄 1、可以使变速塔轮 2 和 3 以及长槽 4 和短槽 5随之匀速转动，横臂 6的挡板对小球的压力提供向心力，该力的反作用力通过弹簧测力套筒 7的下降和标尺 8上露出的等分标记，可以粗略的计算出两个小球所受向心力的比值。 （二）、实验 任务探究二 12 任务探究二 转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变物体的角速度进行实验。 (3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。 实验思路 ①控制小球质量和半径不变,探究向心力与__________的关系。 ②控制小球质量和角速度不变,探究向心力与_____