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《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)秀課件

《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)秀課件 詳細(xì)介紹:

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《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)秀課件

第一部分內(nèi)容:學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道什么是向心力,知道向心力的作用,知道它是根據(jù)力的作用效果命名的.

2.會(huì)分析向心力的來源,掌握向心力的表達(dá)式,并能用來進(jìn)行計(jì)算.

3.體驗(yàn)向心力的存在,會(huì)設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn),探究向心力與物體的質(zhì)量、速度和軌道半徑的關(guān)系,體會(huì)控制變量法在研究多個(gè)物理量關(guān)系中的應(yīng)用.

4.知道變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn).

... ... ...

向心力PPT,第二部分內(nèi)容:新課內(nèi)容

一、向心力

1.定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力總指向________,這個(gè)指向________的力叫作向心力.

2.方向:始終沿著________指向________ .

3.作用:只改變速度的________,不改變速度的________.

4.向心力是根據(jù)力的________命名的,它由________________________提供.

5.表達(dá)式:

二、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)

1.變速圓周運(yùn)動(dòng)的合力:變速圓周運(yùn)動(dòng)的合力產(chǎn)生兩個(gè)方向的效果,如圖1所示.

(1)跟圓周相切的分力Ft:改變線速度的______.

(2)指向圓心的分力Fn:改變線速度的______.

2.一般的曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法

(1)一般的曲線運(yùn)動(dòng):運(yùn)動(dòng)軌跡既不是______也不是______的曲線運(yùn)動(dòng).

(2)處理方法:可以把曲線分割為許多很短的小段,每一小段可以看作 ______ 的一部分,分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí),可以采用______運(yùn)動(dòng)的分析方法來處理.

即學(xué)即用

1.判斷下列說法的正誤.

(1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是恒力.(  )

(2)向心力和重力、彈力一樣,都是根據(jù)性質(zhì)命名的.(  )

(3)向心力可以是物體受到的某一個(gè)力,也可以是物體受到的合力.(  )

(4)變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力并不指向圓心.(  )

(5)做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力的大小和方向都改變.(  )

2.如圖2所示,圓柱形轉(zhuǎn)筒繞其豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng),小物體貼在圓筒內(nèi)壁上隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而不滑落.則下列說法正確的是

A.小物體受到重力、彈力、摩擦力和向心力共4個(gè)力的作用

B.小物體隨筒壁做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由摩擦力提供的

C.筒壁對(duì)小物體的摩擦力隨轉(zhuǎn)速增大而增大

D.筒壁對(duì)小物體的彈力隨轉(zhuǎn)速增大而增大

... ... ...

向心力PPT,第三部分內(nèi)容:第1課時(shí)

實(shí)驗(yàn):探究向心力的大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系

明確原理 提煉方法

探究方案一 用繩和沙袋定性研究

1.實(shí)驗(yàn)原理

如圖3(a)所示,繩子的一端拴一個(gè)小沙袋(或其他小物體),將手舉過頭頂,使沙袋在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)沙袋所受的向心力近似等于____________.

2.實(shí)驗(yàn)步驟

在離小沙袋重心40 cm的地方打一個(gè)繩結(jié)A,在離小沙袋重心80 cm的地方打另一個(gè)繩結(jié)B.同學(xué)甲看手表計(jì)時(shí),同學(xué)乙按下列步驟操作:

操作一 手握繩結(jié)A,如圖(b)所示,使沙袋在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),每秒轉(zhuǎn)動(dòng)1周.體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小.

操作二 手仍然握繩結(jié)A,但使沙袋在水平面內(nèi)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)2周,體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小.

操作三 改為手握繩結(jié)B,使沙袋在水平面內(nèi)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)1周,體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小.

操作四 手握繩結(jié)A,換用質(zhì)量較大的沙袋,使沙袋在水平面內(nèi)每秒轉(zhuǎn)動(dòng)1周,體會(huì)此時(shí)繩子拉力的大小.

(1)通過操作一和二,比較在__________相同的情況下,向心力大小與角速度的關(guān)系.

(2)通過操作一和三,比較在_____、_____相同的情況下,向心力大小與半徑的關(guān)系.

(3)通過操作一和四,比較在_____ 、 _____ 相同的情況下,向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系.

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:半徑越_____,角速度越_____,質(zhì)量越_____,向心力越大.

探究方案二 用向心力演示器定量探究

1.實(shí)驗(yàn)原理

向心力演示器如圖4所示,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1,可使變速塔輪2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng).皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上,可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng).小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)小球的壓力提供,球?qū)醢宓姆醋饔昧Γㄟ^橫臂的杠桿使彈簧

測(cè)力套筒7下降,從而露出標(biāo)尺8,根據(jù)標(biāo)尺8上露出的

紅白相間等分標(biāo)記,可以粗略計(jì)算出兩個(gè)球所受向心力的比值.

2.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上,小球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同時(shí),探究向心力與小球質(zhì)量的關(guān)系.

(2)皮帶套在塔輪2、3半徑相同的圓盤上,小球轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和質(zhì)量相同時(shí),探究向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的關(guān)系.

(3)皮帶套在塔輪2、3半徑不同的圓盤上,小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同時(shí),探究向心力與角速度的關(guān)系.

探究方案三 利用力傳感器和光電傳感器探究

1.實(shí)驗(yàn)原理與操作

如圖5所示,利用力傳感器測(cè)量重物做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,利用天平、刻度尺、光電傳感器分別測(cè)量重物的質(zhì)量m、做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r及角速度ω.實(shí)驗(yàn)過程中,力傳感器與DIS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)相連,可直接顯示力的大小.光電傳感器與DIS數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)相連,可直接顯示擋光桿擋光的時(shí)間,由擋光桿的寬度和擋光桿做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,可得到重物做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度.

精析典題 提升能力

一、定性研究影響向心力大小的因素

例1 如圖6甲所示,某實(shí)驗(yàn)小組探究影響向心力大小的因素.用細(xì)繩系一紙杯(杯中有30 mL的水),將手舉過頭頂,使杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).

(1)下列說法中正確的是________.

A.保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變,增大轉(zhuǎn)速,繩對(duì)手的拉力將不變

B.保持質(zhì)量、繩長(zhǎng)不變,增大轉(zhuǎn)速,繩對(duì)手的拉力將增大

C.保持質(zhì)量、角速度不變,增大繩長(zhǎng),繩對(duì)手的拉力將不變

D.保持質(zhì)量、角速度不變,增大繩長(zhǎng),繩對(duì)手的拉力將增大

(2)如圖乙,繩離杯心40 cm處打一結(jié)點(diǎn)A,80 cm處打一結(jié)點(diǎn)B,學(xué)習(xí)小組中一位同學(xué)手表計(jì)時(shí),另一位同學(xué)操作.

操作一:手握繩結(jié)A,使杯在水平面內(nèi)每秒運(yùn)動(dòng)一周,體會(huì)向心力的大小.

操作二:手握繩結(jié)B,使杯在水平面內(nèi)每秒運(yùn)動(dòng)一周,體會(huì)向心力的大小.

操作三:手握繩結(jié)A,使杯在水平面內(nèi)每秒運(yùn)動(dòng)二周,體會(huì)向心力的大小.

操作四:手握繩結(jié)A,再向杯中添加30 mL的水,使杯在水平面

內(nèi)每秒運(yùn)動(dòng)一周,體會(huì)向心力的大小.

則:①操作二與一相比較:質(zhì)量、角速度相同,向心力的大小與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑大小有關(guān);

操作三與一相比較:質(zhì)量、半徑相同,向心力的大小與角速度有關(guān);

操作四與一相比較:_____________相同,向心力大小與_____有關(guān);

②物理學(xué)中此種實(shí)驗(yàn)方法叫__________法.

③小組總結(jié)階段,在空中甩動(dòng),使杯在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的同學(xué)談感受時(shí)說:“感覺手腕發(fā)酸,感覺力的方向不是指向圓心的向心力而是背離圓心的離心力,跟書上說的不一樣”,你認(rèn)為該同學(xué)的說法是否正確,為什么?

答案 說法不正確.該同學(xué)受力分析的對(duì)象是自己的手,我們實(shí)驗(yàn)受力分析的對(duì)象是紙杯(包括水),細(xì)繩對(duì)紙杯(包括水)的拉力提供紙杯(包括水)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,指向圓心.細(xì)繩對(duì)手的拉力與細(xì)繩對(duì)紙杯(包括水)的拉力大小相等、方向相反,背離圓心.

二、定量研究影響向心力大小的因素

例2 用如圖7所示的裝置可以探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān).

(1)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________.

A.控制變量法  B.累積法

C.微元法  D.放大法

(2)圖示情景正在探究的是________.

A.向心力的大小與半徑的關(guān)系

B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系

C.向心力的大小與角速度的關(guān)系

D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系

(3)通過本實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是________.

A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比

B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比

C.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比

D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成反比

隨堂演練 逐點(diǎn)落實(shí)

1.某同學(xué)為感受向心力的大小與哪些因素有關(guān),做了一個(gè)小實(shí)驗(yàn):繩的一端拴一小球,手牽著繩在空中甩動(dòng),使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)(如圖11所示),則下列說法中正確的是

A.保持繩長(zhǎng)不變,增大角速度,繩對(duì)手的拉力將不變

B.保持繩長(zhǎng)不變,增大角速度,繩對(duì)手的拉力將增大

C.保持角速度不變,增大繩長(zhǎng),繩對(duì)手的拉力將不變

D.保持角速度不變,增大繩長(zhǎng),繩對(duì)手的拉力將減小

2.(多選)(2018·北京市大興區(qū)上學(xué)期期末)向心力演示儀可以利用控制變量法探究向心力的大小與質(zhì)量、角速度和半徑之間的關(guān)系.它通過皮帶傳動(dòng)改變兩輪的轉(zhuǎn)速,讓兩輪上的實(shí)心小球(體積相同)同時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng),然后通過連動(dòng)裝置使安放在圓盤中心套筒中的彈簧產(chǎn)生形變,利用形變大小來反映向心力的大小,形變?cè)酱,露出的?biāo)尺格數(shù)越多.采用如圖12所示的實(shí)驗(yàn)裝置,可以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮陀^察到的現(xiàn)象是

A.控制角速度和半徑相同,研究向心力大小與質(zhì)量的關(guān)系

B.控制半徑相同,研究向心力大小與角速度大小的關(guān)系

C.鋼球比鋁球的質(zhì)量大,鋼球一側(cè)露出的標(biāo)尺格數(shù)多

D.鋼球比鋁球的質(zhì)量大,鋁球一側(cè)露出的標(biāo)尺格數(shù)多

3.如圖13所示是一種簡(jiǎn)易的圓周運(yùn)動(dòng)向心力演示儀,圖中A、B 為兩個(gè)穿在水平滑桿上并通過棉線與轉(zhuǎn)軸相連的重錘.試結(jié)合下列演示現(xiàn)象,分析影響向心力的因素.

(1)使線長(zhǎng)LA=LB,質(zhì)量mA>mB,加速轉(zhuǎn)動(dòng)橫桿.

現(xiàn)象:連接 A的棉線先斷.

表明:在半徑和角速度一定的條件下,圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力隨_________的增大而增大.

(2)使質(zhì)量mA=mB,線長(zhǎng)LA>LB,加速轉(zhuǎn)動(dòng)橫桿.

現(xiàn)象:連接A的棉線先斷.

表明:在物體質(zhì)量和角速度一定的條件下,圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力隨_________的增大而增大.

... ... ...

向心力PPT,第四部分內(nèi)容:第2課時(shí)

向心力的分析和公式的應(yīng)用

探究重點(diǎn) 提升素養(yǎng)

一、向心力的理解及來源分析

導(dǎo)學(xué)探究

1.如圖1所示,用細(xì)繩拉著質(zhì)量為m的小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

(1)小球受哪些力作用?什么力提供了向心力?合力指向什么方向?

答案 小球受到重力、支持力和繩的拉力,繩的拉力提供了向心力,合力等于繩的拉力,方向指向圓心.

(2)若小球的線速度為v,運(yùn)動(dòng)半徑為r,合力的大小是多少?

2.若月球(質(zhì)量為m)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其角速度為ω,月地距離為r.月球受什么力作用?什么力提供了向心力?該力的大小、方向如何?

答案 月球受到地球的引力作用,地球?qū)υ虑虻囊μ峁┝嗽虑蚶@地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,其大小Fn=mω2r,方向指向地球球心.

知識(shí)深化

1.對(duì)向心力的理解

(1)向心力大。篎n=mv2r=mω2r=m2πT2r.

(2)向心力的方向

無論是否為勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力總是沿著半徑指向圓心,方向時(shí)刻改變,故向心力是變力.

(3)向心力的作用效果——改變線速度的方向.由于向心力始終指向圓心,其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直,故向心力不改變線速度的大小.

2.向心力的來源分析

向心力是根據(jù)力的作用效果命名的.它可以由重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力提供,也可以由它們的合力提供,還可以由某個(gè)力的分力提供.

(1)當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),由于物體線速度大小不變,沿切線方向的合外力為零,物體受到的合外力一定指向圓心,以提供向心力.

(2)當(dāng)物體做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),其向心力為物體所受的合外力在半徑方向上的分力,而合外力在切線方向的分力則用于改變線速度的大小.

例1 關(guān)于向心力的說法中正確的是

A.物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了向心力

B.向心力不改變圓周運(yùn)動(dòng)中物體線速度的大小

C.對(duì)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析時(shí),一定不要漏掉向心力

D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的

例2 (多選)如圖2所示,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線拴住一個(gè)質(zhì)量為M的小球,使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),細(xì)線與豎直方向的夾角為θ,重力加速度為g,關(guān)于小球的受力情況,下列說法中正確的是

A.小球受到重力、細(xì)線的拉力和向心力三個(gè)力

B.向心力是細(xì)線對(duì)小球的拉力和小球所受重力的合力

C.向心力的大小等于細(xì)線對(duì)小球拉力的水平分力

D.向心力的大小等于Mgtan θ

二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題分析

1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的求解方法

圓周運(yùn)動(dòng)問題仍屬于一般的動(dòng)力學(xué)問題,無非是由物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況,或者由物體的運(yùn)動(dòng)情況求解物體的受力情況.

解答有關(guān)勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的一般方法步驟:

(1)確定研究對(duì)象、軌跡圓周(含圓心、半徑和軌道平面).

(2)受力分析,確定向心力的大小(合成法、正交分解法等).

(3)根據(jù)向心力公式列方程,必要時(shí)列出其他相關(guān)方程.

(4)統(tǒng)一單位,代入數(shù)據(jù)計(jì)算,求出結(jié)果或進(jìn)行討論.

2.幾種常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例

隨堂演練 逐點(diǎn)落實(shí)

1.(向心力的理解)(多選)下列關(guān)于向心力的敘述中,正確的是

A.向心力的方向始終沿著半徑指向圓心,所以是一個(gè)變力

B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,除了受到別的物體對(duì)它的作用力外,還一定受到一個(gè)向心力的作用

C.向心力可以是重力、彈力、摩擦力中的某個(gè)力,也可以是這些力中某幾個(gè)力的合力,或者是某一個(gè)力的分力

D.向心力只改變物體線速度的方向,不改變物體線速度的大小

2.(一般曲線運(yùn)動(dòng)分析)(2018·綿陽高一檢測(cè))如圖7所示,小鳥沿圖中虛線向上加速飛行,空氣對(duì)其作用力可能是

A.F1

B.F2

C.F3

D.F4

3.(向心力公式的應(yīng)用)(2019·棠湖中學(xué)高一質(zhì)檢)如圖8所示,某同學(xué)用硬塑料管和一個(gè)質(zhì)量為m的鐵質(zhì)螺絲帽研究勻速圓周運(yùn)動(dòng),將螺絲帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持豎直并在水平方向上做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則只要運(yùn)動(dòng)角速度合適,螺絲帽恰好不下滑,假設(shè)螺絲帽與塑料管間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,認(rèn)為最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力.重力加速度為g,則在該同學(xué)手轉(zhuǎn)塑料管使螺絲帽恰好不下滑時(shí),下列分析正確的是

A.螺絲帽在重力和摩擦力作用下處于平衡狀態(tài)

B.螺絲帽受到塑料管的彈力方向水平向外,背離圓心

C.此時(shí)手轉(zhuǎn)動(dòng)塑料管的角速度ω=

D.若塑料管的轉(zhuǎn)動(dòng)加快,螺絲帽有可能相對(duì)塑料管向下運(yùn)動(dòng)

4.(向心力公式的應(yīng)用)(2019·南陽市高一下學(xué)期期末)如圖9所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定于O點(diǎn),另一端系一個(gè)小球,在O點(diǎn)的正下方釘一個(gè)光滑的小釘子A,小球從一定高度擺下,當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰時(shí),釘子的位置距小球   ,則細(xì)繩碰到釘子前、后瞬間

A.繩對(duì)小球的拉力大小之比為1∶4

B.小球所受合外力大小之比為1∶4

C.小球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小之比為1∶4

D.小球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度之比為4∶1

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    人教版高中物理必修二《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT教學(xué)課件,共23頁。 上節(jié)回顧 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷變化,說明物體一定受到力的作用。 觀察鏈球的運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)員松開手后鏈球的運(yùn)動(dòng)是如何的? 你認(rèn)為鏈球做圓周運(yùn)動(dòng)的力指向何方? 向心力 定義:做..

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    《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)質(zhì)課件(第2課時(shí)對(duì)向心力概念的理解及表達(dá)式的應(yīng)用) 第一部分內(nèi)容:核心素養(yǎng)目標(biāo) 物理觀念 向心力表達(dá)式的理解。 科學(xué)思維 通過實(shí)驗(yàn)會(huì)分析向心力的來源,掌握向心力大小的表達(dá)式并會(huì)應(yīng)用公式進(jìn)行計(jì)算,會(huì)分析簡(jiǎn)單情境中的向心力的來源..

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    《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)質(zhì)課件(第1課時(shí)實(shí)驗(yàn):探究向心力大小的表達(dá)式) 第一部分內(nèi)容:核心素養(yǎng)目標(biāo) 物理觀念 向心力及其特點(diǎn)、表達(dá)式。 科學(xué)思維 會(huì)測(cè)量、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 科學(xué)探究 利用向心力演示器探究向心力大小的表達(dá)式 ... ... ... 向心..

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    《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT(第2課時(shí)實(shí)驗(yàn):探究向心力大小的表達(dá)式) 第一部分內(nèi)容:必備知識(shí)素養(yǎng)奠基 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1.定性感知向心力的大小與什么因素有關(guān)。 2.學(xué)會(huì)使用向心力演示器。 3.探究向心力與質(zhì)量、角速度、半徑的定量關(guān)系。 【實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)】 1.實(shí)驗(yàn)原..

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    《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT(第一課時(shí)向心力) 第一部分內(nèi)容:必備知識(shí)素養(yǎng)奠基 一、向心力 【思考】光滑桌面上細(xì)線拴小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受合力沿什么方向? 提示:所受合力沿細(xì)線方向指向圓心。 1.實(shí)例表明:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到了指向_____的合力。 2.方向..

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