向心力应用教案

概要：www.88haoxue.com 演示: 当物体在竖直面内做圆周运动时,一般不是匀速圆周运动,速度大小也在变,这时物体所受合外力方向并不指向圆心,如图10所示。将合外力分解为两个合力:F1垂直速度方向指向圆心提供向心力,其作用是改变速度方向;F2平行速度方向,其作用是改变速度大小。对这种情况的讨论和计算,仅限于最高点和最低点。 例3 演示"水流星"。 仪器:一根细绳系着盛水的杯子。 演示1:将杯子倒过来杯口朝下,水会在重力作用下洒到地上。以足够大的速度使杯子在竖直面内做圆周运动。如图11。 观察:杯子到最高点杯口朝下,水不流出。 问:为什么?试分析原因。 (学生可讨论) 师生共同分析:以水为研究对象,水做圆周运动需要向心力,到最高点时速度为v,需要的向心力方向竖直向下,大小为F=mv2/r,v越大,需要的向心力就越大。水在最高点的受力如图12,重力以及杯底对水的作用力方向指向圆心,提供向心力。 演示2:使v小,水到最高点洒出。 思考:当杯子运动到最高点时,为使杯中的水不洒出,此时

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www.88haoxue.com     演示:
    当物体在竖直面内做圆周运动时,一般不是匀速圆周运动,速度大小也在变,这时物体所受合外力方向并不指向圆心,如图10所示。将合外力分解为两个合力:F1垂直速度方向指向圆心提供向心力,其作用是改变速度方向;F2平行速度方向,其作用是改变速度大小。对这种情况的讨论和计算,仅限于最高点和最低点。
    例3  演示"水流星"。
    仪器:一根细绳系着盛水的杯子。
    演示1:将杯子倒过来杯口朝下,水会在重力作用下洒到地上。以足够大的速度使杯子在竖直面内做圆周运动。如图11。
    观察:杯子到最高点杯口朝下,水不流出。
    问:为什么?试分析原因。
    (学生可讨论)
    师生共同分析:以水为研究对象,水做圆周运动需要向心力,到最高点时速度为v,需要的向心力方向竖直向下,大小为F=mv2/r,v越大,需要的向心力就越大。水在最高点的受力如图12,重力以及杯底对水的作用力方向指向圆心,提供向心力。
    演示2:使v小,水到最高点洒出。
    思考:当杯子运动到最高点时,为使杯中的水不洒出,此时的速度至少是多大?如何算出?
    引导学生分析:
    受力:N、G
    v小,所需向心力小,N小;当N减小到0,重力提供向心力,有
    翻滚过山车、杂技节目中的飞车走壁等原理也在于此。
    (三)课堂小结
    1.匀速圆周运动时,向心加速度表示速度方向变化的快慢。向心加速度大小不变,方向指向圆心,时刻在变化,所以不是匀变速运动。
    2.向心力来源
    五、说明
    1.在匀速圆周运动中,速度v、加速度a,向心力F都是矢量,而三个量的特点都是大小不变方向变,这是学生容易忽视的问题,因此在设计教学时力图突出这三个量的矢量性。
    2.力与运动的关系是力学中的一个重要关系,教学中力图分析好速度、加速度、向心力三者之间的关系,加深对这三个概念的理解,同时深化对牛顿定律的认识。
    3.对于非匀速圆周运动,大纲要求分析受力及加速度,只限于分析竖直面内的最高点和最低点。但对于基础较好的学生,介绍将合力分解在沿半径方向和切线方向去分析,学生是能接受的,这样的分析能使学生更透彻地理解力、速度、加速度三者之间的关系。教师可根据学生的情况灵活把握教学中的深浅度。

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