高中物理粤教版必修2第二单元第2课《向心力》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案
高中物理必修二教案-2.2向心力1-粤教版
生活中的向心力学习目标核心提炼1.理解向心力和向心加速度的概念。
2 个概念——向心力和2.知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用来进行计算。
向心加速度3.知道向心加速度和线速度、角速度的关系，能够用向心加 2 个公式——向心加速速度公式求解有关问题。
度和向心力公式一、向心力 1.向心力：使物体做圆周运动的指向圆心的合力。
2.作用效果：不改变质点速度的大小，只改变速度的方向3.向心力大小：F＝ma＝mvr2＝mω2r＝m2Tπ2r。
4.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圆心，方向时刻改变，故 向心力是变力。
5.向心力的作用效果——改变线速度的方向。
由于向心力始终指向圆心，其方向 与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小 (1)向心力是效果力，受力分析时不考虑向心力，向心力可以是某一种性质力，也 可以是几个性质力的合力或某一性质力的分力。
(2)向心力的方向始终指向圆心。
二、向心加速度 1.定义：由向心力产生的指向圆心方向的加速度。
2.大小：a＝ω2r，a＝vr2。
3.方向：与向心力方向一致，始终指向圆心，时刻在改变。
三、生活中的向心力 1.向心力的来源：向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些 力中某几个力的合力或者是某一个力的分力。
向心力不是物体受到的另外一种力， 只是根据效果命名的力。
在分析物体受力情况时，要分清谁对物体施加力，切不可在重力、弹力、摩擦力等性质力之外再添加一个向心力。
类型 1..汽车在水平公路上转弯问题：车轮与路面间的静摩擦力 f 提供向心力，即 f＝mvR2。
类型 2.汽车在倾斜的路面上转弯问题：若重力和路面的支持力的合力完全提供向 心力，则有 mgtan θ＝mvR2。
由此可知：车速越快，弯道半径越小，汽车需要的向 心力越大，倾斜的角度也越大。
分析路面种类 汽车在水平路面上转弯汽车在内低外高的路面上转弯受力分析向心力来源静摩擦力 f向心力关系式f＝mvR2解决圆周运动的一般步骤：(1)定圆心找半径(2)受力分析找合力(3) 列供需方程重力和支持力的合力 mgtan θ＝mvR2[试题案例]例 1:汽车通过半径为 R 的圆形弯道，弯道的路面是水平的，路面能产生的最大静摩擦力是车重的 1/10，(1)要使汽车不滑出圆弯道，求汽车通过时的最大速度 v (2)汽车以上题中的最大速度通过，若路面不提供摩擦力，则路面必须倾斜，求倾 斜角θ的正切值2.火车在倾斜路面上转弯时，铁路路面为什么要设计成倾斜的(内外轨道有高度差)？ 解析：由牛顿第二定律 F 合＝mvr2，解得 F 合＝mgtan θ，此时火 车受重力和铁路轨道的支持力作用，如图所示， Ncos θ＝mg，则 N＝cmosgθ， v0 gr tan练习 1：火车转弯处，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是 ()A.通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力,所以外轨容易磨损B.通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力,所以内轨容易磨损C.通过弯道向心力的来源是轨道的摩擦力,所以两边轨道都磨损D.以上三种说法都是错误的类型 3.飞机转弯（盘旋）问题mg tan m v2 r类型 4.汽车通过拱桥顶部时：桥面对汽车的支持力 N 与汽车的重力 mg 的合力提供向心力，即 mg－N＝mvR2。
物理粤教版必修2教学设计：第二章第二节 向心力 含答
教学设计第二节向心力整体设计圆周运动的问题仍然属于动力学部分内容，主要是利用牛顿第二定律研究做圆周运动的物体受力与运动规律.在直线运动中物体所受的外力可以改变物体的速度大小或方向，而在匀速圆周运动中物体受到始终与速度垂直的外力，此种外力只改变速度的方向而不改变速度的大小，这样的力就是向心力.本节从向心力的产生、效果出发研究物体受力与运动的关系.重点是掌握物体所受的向心力是按效果命名的，它不是一种什么特殊性质的力.它的存在是圆周运动的必要条件.对向心力的理解和认识是通过演示、实验、探究得出的.在此基础上利用牛顿第二定律进一步认识物体做圆周运动的向心加速度.教学重点1.圆周运动的向心力.2.圆周运动的向心加速度.教学难点1.向心力是物体受到的外力产生的效果.2.向心加速度大小和方向.教学方法启发式、自主探究、互动式.课时安排2课时三维目标知识与技能1.掌握向心力的产生.2.向心加速度以及向心力与向心加速度的关系.过程与方法1.通过实验探究物体的受力与各运动量之间的关系.2.圆周运动的必要条件是受到指向圆心的力来改变物体运动的方向，引出向心力.情感态度与价值观通过对圆周运动向心力的实验探究使同学们认识人类对自然规律的认识均来自于生产实践活动.课前准备细线、有通过球直径小孔的小球、空心圆珠笔杆、向心力演示器.教学过程导入新课同学们知道力是改变物体运动状态的原因，而圆周运动物体的速度时刻在改变，即物体的运动状态时刻在改变，那么是什么力来改变物体的速度方向呢？这就是我们要学习的向心力.推进新课一、向心力师请同学们观察下面物体的运动，分析一下物体的受力并说出改变物体运动状态的是什么力，这个力有何特点.演示1：如图2-2-1所示，在绳的一端系一小球，另一端用手提住绳头让小球在光滑桌面上做匀速圆周运动.图2-2-1演示2：如图2-2-2所示，将一圆环（或圆桶）放在水平桌面上，给小球一定的初速度使小球沿圆环内侧边缘做圆周运动.图2-2-2生1演示1中，在桌面上的小球受到重力、支持力和绳的拉力.物体在垂直桌面方向上的重力和支持力合力为零，绳的拉力与速度方向垂直，只改变小球运动的方向，绳的拉力方向总是指向圆心.生2演示2中，在桌面上的小球受到重力、支持力和圆环内侧面对小球的弹力，物体在垂直桌面方向上的重力和桌面对球的支持力的合力为零，圆环内侧对小球弹力垂直该点的切线指向圆心，正是这个力改变小球做圆周运动的速度方向.这个弹力的方向总是指向圆心.师非常正确，同学们看到绳的拉力、圆环内侧的弹力仍是我们所学习过的三种性质的力之一.只是这个力始终指向圆心，在物理学中我们把它称为向心力.在演示1、2中小球在运动过程中一段时间内都没有发现小球的速度有明显的变化，由此我们设想一下如果桌面和圆环内侧面光滑，小球的运动会停下来吗？这又说明了什么呢？生3根据以前研究惯性定律的经验可知，如果桌面光滑、圆环内侧面光滑，小球将不停地运动下去，说明向心力不改变速度的大小，只改变小球的运动方向.师上面我们只研究了向心力的存在及方向，那么向心力的大小到底与哪些因素有关呢？下面同学们先利用桌面上现有的材料感受一下向心力的存在，并探究向心力会与哪些因素有关.实验材料：1.拴有细线的质量分别为m、M的不同小球.2.拴有细线的质量分别为m、M的不同小方物块.生1小球质量不同感觉不同.生2小球运动快慢不同感觉不同.生3绳长短不同感觉不同.生4质量相同的小球和方物块没有什么区别.师很好，同学们找到了做圆周运动的物体与向心力有关的不同因素，有了这些感性的认识，那么再进一步进行深入的探讨，这些因素与向心力有怎样的定量关系呢？下面根据所给的器材请同学们设计一个实验来探究向心力与上述量的关系.实验与探究实验器材：质量不同的小物体若干，空心圆珠笔杆，细线（长约60 cm ），弹簧秤. 实验设计：细线穿过圆珠笔的杆中，一端拴住小物体，另一端与弹簧秤相连（弹簧秤的另一端固定），用手握住圆珠笔杆用力转动，使小球做圆周运动，作用在小球上的细线的拉力即弹簧秤的读数，近似等于小球做圆周运动所需的向心力.实验过程：（1）在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变转动半径进行实验. （2）在小物体的质量和转动半径不变的条件下，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，重复上述实验. 经过上面实验过程，你得到什么结论？请同学们进行交流并填下表： 保持不变的量 变量 向心力 结论1质量m 、角速度ω半径r 增大F 增大向心力随着半径的增大而增大2质量m 、半径r角速度ω增大F 增大向心力随着角速度的增大而增大3半径r 、角速度ω质量m 增大F 增大向心力随着质量的增大而增大师同学们得出上面的结论非常正确，那么我们再利用向心力演示器来探究向心力的大小与物体运动量间的关系，也同样得到上述实验结论.实验和理论均可证明，匀速圆周运动所需向心力的大小为： F ＝mrω2式中m 表示物体质量，r 表示运动物体转动半径，ω表示物体转动的角速度.上式反应了物体所受的向心力与角速度的关系，那么同学们是否可以根据线速度与角速度的关系导出向心力与线速度的关系呢？生1根据v ＝ωr 代入F ＝mω2r 中可得 F=rm v 2.二、向心加速度师同学们知道牛顿第二定律适用于一切宏观物体的运动，物体合外力不为零，物体就一定有加速度，那么匀速圆周运动的加速度又怎样呢？由上面的关系我们是否能得出圆周运动的加速度的大小和方向？生1根据牛顿第二定律F ＝ma 以及匀速圆周运动的物体所受的合外力，F ＝mω2r 和F=rm v 2可得匀速圆周运动的加速度大小：a=ω2r=rv 2.生2根据牛顿第二定律，加速度的方向与力的方向相同，因此在匀速圆周运动中物体的加速度指向圆心.师匀速圆周运动的加速度指向圆心，我们称之为向心加速度.向心力和向心加速度的公式虽然是从匀速圆周运动中得出的，但也适用于非匀速圆周运动，在非匀速圆周运动中使用上述公式求质点在圆周上某点的向心力和向心加速度的大小时，必须用该点的瞬时速度值.师据你的理解，谈谈匀速圆周运动是不是匀变速运动.2.从a=rω2看a 与r 成正比，从a=rv 2看a 与r 成反比，那么a 与r 到底成正比还是成反比？生1匀速圆周运动的向心加速度的大小虽然不变，但向心加速度的方向时刻在改变，因此匀速圆周运动也不是匀变速运动.生2从a=rω2看a 与r 成正比，这个结论的前提是角速度恒定不变.而从a=rv 2看a 与r 成反比，这个结论的前提条件是线速度恒定不变.二者的前提条件不同得出的结论当然不同.因此a与r到底成正比还是成反比要看在什么条件下，不能一概而论，要具体问题具体分析.三、生活中的向心力师在生活中你所看到的做圆周运动的实例都有哪些？生1汽车在水平的公路上转弯、杂技中摩托车在圆锥面上的某一高度做圆周运动.生2让一个小球以一定初速度沿圆环内侧面边缘做圆周运动.生3游乐园中过山车、汽车或摩托车经过拱形桥面、公园里小孩荡秋千都是在一段圆弧上做圆周运动.师同学们列举了大量的事例，那么这些生活中做圆周运动的物体是什么力来提供它们做圆周运动的向心力呢？请同学讨论研究一下.（说明：由于现在我们所学知识深度有限，在竖直平面上运动的物体不会做匀速圆周运动，作用力的效果比较复杂，因此对在竖直平面上做圆周运动的物体只限对最高点和最低点的进行受力分析）生1汽车在水平的公路上转弯，重力和支持力合力为零，汽车靠车轮与路面间的静摩擦力F 提供向心力.生2让一个小球以一定初速度沿圆环内侧面边缘做圆周运动时小球所受重力和支持力合力为零，只有圆环内侧边缘对小球的弹力作为向心力.生3杂技中摩托车在圆锥面上的某一高度做圆周运动，物体受到重力和支持力的作用.向心力应该是二者的合力，如图2-2-3所示.图2-2-3生4游乐园中过山车轨道最高点、汽车或摩托车经过拱形桥面最高点、在公园里小孩荡秋千在圆周的最低点时的受力分别如上面图2-2-4甲、乙、丙图所示.图2-2-4师同学们分析了生活中做圆周运动的一些物体的受力情况，那么这些物体在运动中所受重力是恒定的，但这些弹力的大小会随速度而改变，那么怎样求出这些弹力呢？圆周运动的分析方法（1）选取研究对象，确定轨道平面、圆心位置和轨迹半径.（2）分析受力情况，明确向心力来源.（3）沿向心加速度方向建立方程.生1根据圆周运动向心力公式，可知上图2-2-4中的甲图：v2mg+N=R式中关系说明物体的速度越小，弹力越小.当N＝0，物体所受的合外力最小为mg，v=gR此速度值是物体做圆周运动在最高点的最小速度.如果速度再小，人将从圆周顶点掉下来.生2汽车或摩托车经过拱桥顶时，受力如图2-2-4乙，由圆周运动向心力公式可得：mg-N=m Rv 2，车的速度越大，对桥面的压力越小，当N ＝0时v=gR这是汽车在圆弧顶点运动的最大速度，如果汽车的速度再增大，汽车所受的重力将不足以提供圆周运动的向心力，使汽车离开桥面飞起来.生3小孩荡秋千在最低点受力如图2-2-4丙图，由圆周运动向心力公式得：N-mg=m Rv 2秋千的速度越大，对板的压力越大. 讨论与交流 师杂技演员表演的水流星，水在最高点为什么不会流下来，分析并解释其中的道理. 生当杂技演员使水流星运动后，速度较大，因为惯性，水有远离圆心的趋势，这样由水桶给水的弹力和水所受的重力作用，使水桶里面的水不能远离水桶.当水桶的速度v=gR 时水就不会流出来，如果水流星的速度v ＜gR 水将从桶内流出.师好，我们继续再研究一下下面的问题.取一条细绳，一端系一个小球，另一端用手挥动细绳，使小球在竖直平面内做匀速圆周运动.小球受几个力作用？能不能说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用？生小球受到重力和绳的拉力作用，二者的合力作为圆周运动的向心力，不能说物体又受到向心力的作用.向心力是根据效果来命名的，它不是特殊性质的力.课堂训练1.在汽车顶棚上拴着一根细绳，细绳下端悬挂一个物体，当汽车在水平面以10 m/s 的速度匀速向右转弯时，细绳与竖直方向的夹角为30°角，汽车转弯半径为多大？（g 取10 m/s 2）2.一根长度为r=40 cm 的细杆，一端可绕水平固定轴O 转动，一端固定一个质量为m=1 kg 的小球.（1）当小球以速度v=4 m/s 的速度经过圆周运动的最低点时，球对杆的作用力是多大？ （2）当小球以v=1 m/s 的速度通过最高点时，小球对杆的作用力是多大？（g 取10 m/s 2） 3.铁路转弯处的弯道半径r 是根据地形决定的.弯道处要求外轨道比内轨道高，其内外轨高度差h 的设计不仅与r 有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率.下图表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r 及与之对应的轨道的高度差h. 弯道半径r/m 660 330 220 165 132 110 内外轨高度差h/mm50100150200250300（1）根据表中数据，试导出h 和r 关系式，并求出当r=440 m 时，h 的设计值； （2）铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内外轨的间距设计值为L=1 435 mm ，结合表中数据，算出我国火车的转弯速率v （以km/h 为单位，g=9.8 m/s 2，结果取整数）；（路轨倾角很小时，正弦值按正切值处理）（3）随着人们生活节奏的加快，对交通运输的快捷提出了更高的要求.为了提高运输力，国家对铁路不断进行提速，这就要求铁路转弯速率也需要提高.请根据上述计算原理和上述表格分析提速时应采取怎样的有效措施.参考答案1.解：细绳与竖直方向成30°角，小球只受重力和绳的拉力作用，二者的合力F ＝mgtan30°.是小球做圆周运动的向心力，由公式 F=r m v 2可得：mgtan30°＝m rv 2，解得：r=gv30cot 2，r=17.32 m.2.解：小球通过最高点时对杆的作用力可能是压力，可能是拉力，也可能没有作用力，这取决于小球在最高点的速度.当球对杆的作用力为零时，由mg ＝m rv 2v=gr 得：v ＝2 m/s ，这个速度是小球对杆作用力的一个临界值.（1）当v=4 m/s ＞2 m/s 时，小球所受的重力不足以提供给小球做圆周运动的向心力，此时杆对球的作用力为拉力.根据小球的受力得：mg+T ＝m rv 2，得T ＝30 N.（2）当小球以v=1 m/s ＜2 m/s 的速度通过最高点时，小球所受的重力大于小球做圆周运动所需的向心力，因此杆对小球的作用力为支持力.根据小球受力mg-N ＝m rv 2，得N ＝37.5 N.3.解：（1）h=rkh=75 mm. （2）v=54 km/h（3）增大轨道半径、增大倾斜角度. 课堂小结本节重点介绍向心力是根据效果来命名的，通过一些具体实例说明向心力的产生并通过实验感受向心力，得出向心力与质点做圆周运动的物理量之间的关系.板书设计 第二节 向心力向心力1.在圆周运动中物体受到沿半径指向圆心的力，这个力就叫向心力2.向心力的方向总是指向圆心的3.向心力不是特殊性质的力，而是根据效果来命名的向心力的大小1.向心力与角速度的关系：F=mω2r2.向心力与线速度的关系：F=r m v 2向心加速度1.向心加速度与角速度的关系：a=r v 22.向心加速度与线速度的关系：a=rv 23.向心加速度的方向时刻指向圆心生活中的向心1.摩擦力作为向心力：公路上汽车转弯2.弹力作为向心力：小球在圆环内侧靠弹力力 3.合力作为向心力：圆锥面内侧小球的圆周运动4.重力作为向心力：水流星表演中水桶里的水在最高点速度恰当时，水只受重力作用讨论与交流 做圆锥摆的小球的向心力是绳的拉力和小球重力的合力课后习题详解1.物体做匀速圆周运动时，下列说法是否正确？为什么？（1）物体必须受到恒力作用；（2）物体所受合力必须等于零；（3）物体所受合力的大小可能变化；（4）物体所受合力大小不变，方向不断改变.答案：正确答案是（4）.解析：做圆周运动的物体，由于受到指向圆心的合外力，该力只改变速度的方向，不改变速度的大小，因此物体才能做匀速圆周运动.由于向心力总是指向圆心，方向时刻改变，它不是恒力，也不是零.根据向心力公式F=mω2r 或F=r m v 2可知匀速圆周运动的物体所受合力是大小不变，而方向不断改变.因此答案是（4）.2.甲、乙两球做匀速圆周运动，向心加速度a 随半径r 变化的关系图象如图2-2-5所示，由图象可以知道（ ）图2-2-5A.甲球运动时，线速度大小保持不变B.甲球运动时，角速度大小保持不变C.乙球运动时，线速度大小保持不变D.乙球运动时，角速度大小保持不变答案：BC解析：根据图象可知甲球的加速度a 与r 是经过圆点的直线，说明a 与r 成正比.由向心力公式F=mω2r 可得甲球的角速度是大小不变的，因此选B.乙球的加速度a 与r 的乘积是一个恒量，说明乙球的加速度a 与r 成反比.由公式F=rm v 2可得乙球的线速度大小是不变的.所以选C.3.分析、比较汽车通过拱形路面和平直路面时对路面的压力大小.解析：汽车在拱形路面时汽车是运动在圆周运动的一段圆弧上，其所受的重力和拱形路面的支持力的合力是汽车做圆周运动的向心力，根据公式F=rm v 2，F=mg-N ，可得：mg-N=m r v 2， N=mg-m rv 2. 而在平直公路上汽车在竖直方向上合力等于零，所以N=mg ，根据牛顿第三定律可知汽车对拱形路面的压力小于平直路面上的压力.4.在一段半径为R 的圆形水平弯道上，已知路面对汽车轮胎的最大静摩擦力是车重的μ倍（μ＜1），则汽车拐弯时的安全速度是多大？解析：由F=μmg=m Rv 2得v=gR . 5.如图2-2-6所示，飞机俯冲时，在最低点附近做半径为R 的圆周运动，这时飞行员超重达到其自身的3倍，求此时飞机的飞行速度为多大.图2-2-6解析：因为F-mg=m R v 2，所以F=m Rv 2+mg=3mg ，解得v=gR 2.备课资料弯道如何适应火车提速在平直轨道上匀速行驶的火车，所受的合力等于零，在火车转弯时，一定要有提供火车转弯做圆周运动的向心力.如果在转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是使火车转弯的向心力.火车质量很大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间相互作用力很大，铁轨容易受到损坏.图2-2-7一般在火车转弯处使外轨略高于内轨，火车在转弯处，铁轨对火车的支持力N 的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G 的合力指向圆心，如图2-2-7所示.设N 与G 的夹角为θ.（1）若火车行驶速度选择合适，支持力N 与重力G 的合力F 刚好提供火车转弯所需的向心力，此时轮缘与铁轨间无相互挤压力.由F ＝mgtanθ＝m Rv 2v 0=θtan Rg设内外轨间距为L ，则内外轨高度差为：h ＝Lsinθ.当θ很小时，sinθ＝tanθ＝gRv 20 所以：h=gRLv 20 上式表明，两轨高度差不仅与弯道的曲率半径有关，还与火车在弯道行驶速率有关.由于铁路内外轨宽度L 是一个定值，铁路弯道处曲率半径R 也是由当地地形条件决定的，所以，实际上某弯道处内外轨高度差仅由火车速率决定.这也表明，铁路弯道建成后，火车行驶速率是内外轨高度差约束的，而不是火车司机想快就快，想慢就慢的，必须要求司机按规定速度行驶.不然，铁路的内外轨都有可能受到火车轮缘的巨大侧推力而被破坏.因此火车在弯道处提速时，需要重新调整铁路弯道内外轨的高度差.（2）当火车在转弯处行驶速度v ＞θtan Rg 时，支持力N 与重力G 的合力F 不足以提供向心力，此时轮缘挤压外轨，外轨对轮缘有一个向里的侧向力N ，则 F ＋N ＝m Rv 2mgtanθ＋N ＝m Rv 2所以：N ＝m Rv 2-mgtanθ 火车行驶速度越大，轮缘与外轨间的挤压力就越大.（3）火车在转弯处行驶速度v ＜ tan Rg 时，此时轮缘挤压内轨，内轨对轮缘有一个指向外侧的侧向力N′，提供火车转弯所需的向心力为F 与N′的合力F-N′＝m R v 2即mgtanθ-N′＝m Rv 2所以 N′＝mgtanθ-m Rv 2.火车行驶速度越小，轮缘与内轨间的挤压力就越大.。
粤教版高中物理必修第二册精品课件 第2章 圆周运动 第二节 向心力与向心加速度
实验方法 控制变量法
m、r不变 改变角速度ω,则ω越大,向心力F就 越大
探究过程 m、ω不变 改变半径r,则r越大,向心力F就 越大
ω、r不变
改变质量m,则m越大,向心力F就 越大
物体做圆周运动的角速度、半径和物体的质量,都会影响物体
结论
做圆周运动所受向心力的大小
2.公式
的位置,使两球的转动半径和角速度都相同.转动手柄,观察向心力大小和
质量的关系.
(3)换两个质量相同的小球,使两球的角速度相同.增大长槽上小球的转动
半径,使两球的转动半径不同.转动手柄,观察向心力大小和转动半径的关
系.
典例剖析
【例题2】 (2024广东深圳高一阶段练习)某同学利用如图甲所示的向心力
演示器探究小球做圆周运动所需的向心力F与小球质量m、运动半径r和
面的压力可忽略,将女运动员的运动看成匀速圆周运动.则:
(1)女运动员受到哪些力的作用?她的向心力由什么力提供?
(2)根据照片,如何估算女运动员角速度的大小?
提示 (1)女运动员受重力和男运动员的拉力两个力;向心力由这两个力的
合力提供.
(2)可由照片测出两位运动员之间的拉力与竖直方向的夹角θ,再根据运动
员身高估测女运动员圆周运动的半径,由mgtan
θ=mrω2,可得 ω=
tan
.
知识归纳
分析匀速圆周运动问题的基本思路
典例剖析
【例题3】 图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施,它的基本装置是将绳
子上端固定在转盘的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋
转而在空中飞旋.若将人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物
高中物理 第2章 第2节 向心力同步备课课件 粤教版必修
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课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
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教 学 教 法 分 析
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方向时刻改变．
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学
(4)实验与探究
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动
分
析 实验目的
探究影响向心力大小的因素探 究Fra bibliotek实验方法
控制变量法
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m、ω不变
改变半径r，则r越大，向心力F就 越大
当 堂 双
案 设 计
探究过程
m、r不变
改变角速度ω，则ω越大，向心力 F就 越大
1.向心力的理解、分析和 计算．(重点) 2．向心加速度的理解和 计算．(重点) 3．利用向心力、向心加
速度分析生活中的圆周运 动．(难点)
当 堂 双 基 达 标
前
解决有关的问题.
自
课 时
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教
法
分 析
感受向心力
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1.基本知识
教
当
学 方
(1)定义
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粤教版高中物理必修二课件：第二章第二节向心力
(2)向心加速度与半径的关系．
①由 a＝rω2 可知，当 ω 一定时，a∝r，如图(a)所示；
②由a＝vr2可知，当v一定时，a∝1r，如图(b)所示．
(1)实验探究：利用如图所示的实验，采用____________探究影响向心力大小的因素．
控制变量法①保持小球的质量m和半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，则当ω增大时， F________，即F∝ω.
类似于如图所示的物体随圆盘在水平面上做匀速圆周运动，受
圆心的静摩擦力的作用，摩擦力提供了向心力．
考点篇
解析
小球A在水平面内做匀速圆周运动时受到重力和拉力，两个力合力指向水
平上的圆心提供向心力．D选项正确．
答案 D
1．水平面内的匀速圆周运动．
(1)汽
栏 目 链 接
车在水平面上转弯：静摩擦力提供向心力．汽车在水平面
物体所需的向心力是由下面哪个力来提供的(
)
A．重力
B．弹力
C．静摩擦力
D．滑动摩擦力
特别提醒：(1)在匀速圆周运动中，物体所受的合外力一定指向圆心，充当向心力，非
匀速圆周运动的合外力不指向圆心，合外力沿半径方向的分力为向心力．
(2)任何情况的圆周运动，向心力的方向一定指向圆心，向心力是做圆周运动的物体需 要的一个指向圆心的力，而不是物体又受到一个新的力．
考点1 向心力的理解
1．定义：做匀速圆周运动的物体受到沿半径指向圆心的力．做匀速圆周运动的物体速度大 小不变，而方向时刻改变，必受到一个只改变速度方向不改变速度大小的力，这个力与速度方向垂 直且指向圆心，由于这个力指向圆心，所以叫作向心力．
2．向心力的来源：向心力是根据力作用的效果命名的，是效果力．
③保持小球的角速度ω和半径r不变，探究向心力F与增质大量m的关系，则当m增大时， F________，即F∝m.
向心力-粤教版必修二教案
向心力-粤教版必修二教案一、教学目标知识目标1.了解向心力的概念和性质；2.掌握牛顿第二定律在圆周运动中的应用；3.了解圆周运动的基本概念和计算方法。
技能目标1.能够分析圆周运动中物体受到的力和加速度；2.能够根据已知条件计算圆周运动的速度、角速度和半径等。
情感目标1.培养学生对科学研究的兴趣和探究精神；2.增强学生的观察、分析和解决问题的能力；3.提高学生的自我学习和合作学习能力。
二、课前准备1.教师准备讲义、PPT等教学资料；2.确保教室设备齐全，演示板、投影仪、电脑等设备正常运转；3.准备实验器材和场地，为学生提供实际操作的机会；4.提前复习教材内容，为教学做好准备。
三、教学过程1.导入环节（5分钟）•教师简单介绍本课教学内容的重点和难点，激发学生的学习兴趣；•通过提问引导学生回顾上一节课的知识点，并与本节课的内容做铺垫。
2.讲授与实验（40分钟）2.1 向心力•讲授向心力的概念和性质，介绍圆周运动中物体所受的向心力和摩擦力等；•通过示意图和视频等形式，生动形象地展示向心力的作用过程和散力的作用过程；•引导学生通过实验，探究向心力的作用规律和影响因素。
2.2 牛顿第二定律在圆周运动中的应用•讲授牛顿第二定律在圆周运动中的应用，介绍如何根据向心力计算物体的加速度；•同时，介绍如何通过运动方程求解圆周运动中的速度、角速度、半径等相关参数；•指导学生通过练习题和实验等方式，巩固和拓展知识点。
3.课堂练习与交流（10分钟）•教师出示一些练习题，引导学生进行课堂练习；•学生进行讨论和解答，共同分享思考和解题方法；•教师指导学生掌握知识点，并点评解题思路和答案，检验学生的学习效果。
4.课堂总结（5分钟）•教师总结本节课的重点和难点；•回顾课堂内容和思考，帮助学生梳理和巩固所学知识；•为下一节课作好铺垫，提醒学生预习相关内容。
四、教学反思本节课教学以基础知识讲授为主，结合实验的方式进行了知识点的巩固和拓展，并通过练习题和课堂讨论加深了学生对相关知识点的理解和应用。
高中物理必修二教案-2.2向心力4-粤教版
§5.6向心力二、新课引入视频播放《世锦赛女子链球张文秀王铮顺利晋级决赛》思考：视频中链球做什么运动？运动中的链球受什么力？链球的加速度是不是向心加速度？向心加速度的方向如何？链球的合外力方向又是什么样子的呢？学生回答，老师给与适当的指导。
师生合作实验：感知向心力以小球为研究对象，如图所示，使小球做圆周运动。
将绳子穿过一个空心笔杆，绳子的一端系小球，另一端系一个弹簧测力计。
注意观察弹簧测力计的示数。
问题1：在实验中小球做什么运动？问题2：小球受到哪些力的作用，沿什么方向？问题3：在小球运动过程中，弹簧测力计的示数有何变化?过渡：由此可看出做匀速圆周运动的物体在指向圆心方向上存在力的作用。
引出本节课要学习的内容。
观看视频，感受圆周运动中的力的作用，思考向心力的方向与作用学生参与活动，观察并感受向心力的存在，思考、分析、交流、总结。
视频演示，激发学生的学习兴趣，让大家在热爱生活和运动的同时，会科学的去思考和认识周围的事物。
以小车在弹簧测力计拉力作用下在水平面内做匀速圆周运动的情景引入新课，激发学生学习兴趣和求知欲。
以问题组的形式引发学生思考：1、通过观察小球做匀速圆周运动时弹簧测力计上的示数，并让学生感受向心力的存在，其方向指向圆心。
2、通过这一现象让学生感受到拉力是小球做圆周运动的原因，并且认识到运动半径变化，弹簧测力计示数也会发生变化。
回归到学生熟悉的牛顿第二定律。
三、新课教学（一）向心力通过前面的学习已经知道，做匀速圆周运动的物体具有始终指向圆心的加速度—向心加速度，根据牛顿第二定律，产生向心加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。
定义：做圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。
方向：总是指向圆心，与速度方向垂直问题1：请同学们观看圆锥摆动画回答：（1）小球做匀速圆周运动的过程中受学生先独立观察、思考、分析通过让学生观察几种匀速圆周运动情景，以问题引导学生思考、讨论、进行受力分析，经过交流合作判断出几种情景中向心力的来源，进一步分析得出匀速圆周运动的物体的受力特点。
2020-2021学年粤教版必修2 第二章第02节 向心力 教案
第2节向心力一、教学任务分析课程标准对本局部的要求是：能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力，关注圆周运动的规律与日常生活的联系。
二、学生学情分析学生在此之前学习了牛顿运动定律及圆周运动的根本知识，并通过实验演示及分析对匀速圆周运动的规律已经掌握。
但对于向心力及向心加速度的理解任然需要提高认识和理解。
对于生活中有关圆周运动的知识还缺乏较深的理解。
三、教学目标〔一〕知识与技能1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因；2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题；3.会在具体问题中分析向心力的来源；4.会用牛顿第二定律解决生活中较简单的圆周运动问题；5.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。
〔二〕过程与方法1.通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力；2.通过对离心现象的实例分析，提高综合应用知识解决问题的能力；〔三〕情感、态度与价值观运用生活中的事例，激发学生学习兴趣和探索动机，树立具体问题具体分析的科学观念。
四、教学重点1.掌握处理圆周运动问题的一般步骤；2.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。
五、教学难点火车轮缘与轨道的受力关系、离心运动。
六、教学流程〔一〕学生上台表演，复习回忆教师让学生上台弹唱自己作词作曲的?听我说圆周运动?【设计意图】创造一种轻松的课堂气氛，把物理知识融入歌曲里，激发学生学习兴趣，拓宽了学生眼界。
〔二〕回归生活，积极探索【环节一】火车转弯问题1.提出问题，做好铺垫教师：播放火车转弯的视频，同时展示火车车轮与轨道的构造，介绍火车内轮、外轮、内轨、外轨。
【设计意图】1.引导学生产生对火车问题的探究欲望，为接下来对火车转弯的探究做铺垫。
2.教师顺势提出今天研究的第一个问题火车的转弯问题——水平面内的圆周运动。
2.立足物理知识，深化探究教师用多媒体展示火车内外轨道一样高和外轨略高于内轨时，并提出以下问题：a.圆周运动平面是哪个？圆心、半径在哪里？b.研究对象受到什么力？由谁提供向心力？带着问题，教师与学生一同分析：〔1〕内外轨道一样高时由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨。
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高中物理粤教版必修2第二单元第2课《向心力》优质课公开
课教案教师资格证面试试讲教案
高中物理粤教版必修2第二单元第2课《向心力》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案
1教学目标
1.知识与技能
1.能定量分析汽车转弯时的向心力由谁提供。
2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。
3.会用牛顿第二定律分析生活中较简单的圆周运动问题。
2.过程与方法
通过对圆周运动的实例分析,渗透理论联系实际的观点,提高分析和解决问题的能力。
3.情感、态度与价值观
养成应用实践能力和思维创新意识;运用生活中的几个事例,激发学习兴趣、求知欲和探索动机;通过对实例的分析,建立具体问题具体分析的科学观念。
2学情分析
学生已经学习过了圆周运动以及向心力的基本知识,并且生活中有很多圆周运动,学生在生活经验中已具备一些有关圆周运动的感性认识,但他们还不是很清楚物体做圆周运动的向心力应该由谁来充当,,也不能理性的分析和解释各种实际的圆周运动的情况。
教学中要充分利用学生已有知识经验,使学生积极主动地参与教学过程。
3重点难点
会用牛顿第二定律分析生活中较简单的圆周运动问题
4教学过程
4.1.3教学活动
活动1【导入】引入新课
向同学们提出以下问题:1.物体做圆周运动受到的合外力是否为0?
2.向心力它是恒力还是变力以及向心力的公式?
3.生活中有哪些运动是圆周运动?引出本节课《圆周运动实例分析》活动2【讲授】讲授新课。