1、 引入:由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变,所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。那么做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点?它的大小、方向各怎样呢?加速度有如何呢?本节课我们就来共同学习这个问题。
二、 新课教学
1、 概念
⑴向心力
实验:
①、在光滑的薄板上做实验
a、用手击未栓线的小球,小球沿着切线方向做匀速直线运动
b、用手击栓有细绳一端固定的小球,使小球做圆周运动
②在光滑的玻璃板上套有一张白纸,同时将上述的小球沾上印泥,重复以上实验,把在纸上留下的运动轨迹展示给学生看,引导学生讨论、分析:小球为什么做了圆周运动?
③通过讨论得到:做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用,这个力叫向心力。
⑵向心加速度
① 定义:做匀速圆周运动的物体在向心力作用下,必然要产生一个加速度,这个加速度叫向心加速度。
② 方向:总是沿着半径指向圆心。
2、 向心力的大小
在竖直面内让小球做圆周运动,让学生猜想向心力大小与哪些因素有关?
实验研究F向与m、r、ω的关系
⑴实验方法:控制变量法
⑵介绍向心力演示的构造和使用方法
(3)实验过程
a:质量不同的钢球和铝球,当它们运动的半径r和角速度ω相同时,比较向心力的大小
b:两个质量相同的小球,保持运动半径相同,观察向心力与角速度之间的关系
c:两个质量相同的小球,保持小球运动的角速度相同,观察向心力的大小与运动半径之间的关系。
实验表格
二球相同的物理量 不同的物理量 观察结果 1 r、ω m m越大,F向越大 2 m、ω r r越大,F向越大 3 m、r ω ω越大,F向越大