6.2向心力（导学案）高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第二册）（原卷版）.docx

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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

ωr一定，ma=2mb

mω一定，ra=2rb

mr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

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