《向心力》
(師引導學生通過受力分析,并由上節課學習的在圓周運動中某點的向心加速度方向指向圓心,從而總結得到牛頓第二定律在曲線運動中仍成立。)
生4:根據牛二律可以得到
四、用實驗驗證理論──用向心力演示儀驗證向心力表達式
師:剛才我們已經得到了向心力的表達式。理論的正確與否我們必須要用實踐去證明。
引導學生說出怎么去驗證──利用控制變量法。
介紹向心力演示儀原理,請一位學生自己來演示給全班同學看。
引導學生由多次實驗現象可以得到:
半徑r、角速度ω一定,與質量m成正比
質量m、角速度ω一定,與半徑r成正比;
質量m、半徑r一定,與角速度ω的平方成正比;
到此為止,以上學生提出的很多問題都得到了解決
(師將這些解決掉的問題一一畫勾)
五、從游樂園里轉椅出發落實:①分析圓錐擺中向心力的來源②用圓錐擺實驗可以粗略去驗證向心力表達式
1.圓周擺
(1)游樂園圖片及視頻材料
(2)學生動手讓小球做圓錐擺運動
(3)建立物理模型(如圖所示)
思考與討論:
①如圖所示,做勻速圓周運動的小球受到哪些力的作用?合力產生了怎樣的加速度?
②能否在實驗室里粗略計算此勻速圓周運動中的向心力大小?
分析:
①這里的受力分析結合前面落實:向心力不是一種新的力,它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質的力,也可以是這些性質力的合力,也可以是這些性質力的一個分力。
②在“實驗室里如何計算向心力的大小”這里,引導學生可以設計兩種方法去測。
師:我們課本上就是利用圓錐擺中可以有兩種方法測向心力來粗略驗證向心力的表達式的,同學們課后有興趣完全可以自己去做一下。
六、由游樂園中的過山車模型和運動員的鏈球運動落實:物體做勻速圓周運動和變速圓周運動的條件及向心力和切向力的作用效果和特點
1、看過山車視頻并對右圖中的情況進行受力分析,說明各個力產生了怎樣的加速度,并進一步引導向心力的來源。
分析圖1落實:
①向心力和切向力的作用效果。
②什么情況下物體做勻速圓周運動,什么情況下做變速圓周運動。
師:哪個力提供向心力?
有向心力就向心加速度,上節課我們學習的向心力可以改變什么?
引導得到向心力的作用效果:只改變速度的方向。
師:切線方向上的重力會對物產生怎么樣的影響?
引導學生得到切向力改變了速度的大小。
2、總結什么情況下,物體做勻速圓周運動,什么情況是做變速圓周運動
勻速圓周運動:只有向心加速度時。
變速圓周運動:同時具有向心加速度和切向加速度時。
3、分析圖2、圖3,讓學生獲得在不同情況下如何分析向心力和切線力的來源
4、讓學生觀察和自己動手體驗變速圓周運動從而得到變速圓周運動物體受力情況。