《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
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向心力PPT，第二部分內(nèi)容：課前學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)一 向心力
[觀圖助學(xué)]
用一根結(jié)實(shí)的細(xì)繩拴住軟木塞，細(xì)繩水平使軟木塞在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軟木塞受幾個(gè)力的作用？方向如何？
1.向心力的定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的________總指向圓心。這個(gè)指向圓心的力就叫作向心力。
2.向心力的作用：只改變速度的方向。
3.效果力：向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。
[思考判斷]
(1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力是恒力。( )
(2)向心力和重力、彈力一樣，是性質(zhì)力。( )
(3)向心力可以由重力、彈力或其它力等來提供，是效果力。( )
知識(shí)點(diǎn)二 探究向心力大小的表達(dá)式
1.實(shí)驗(yàn)儀器
2.實(shí)驗(yàn)思路
轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長(zhǎng)槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)球所受向心力的比值。
(1)在小物體的質(zhì)量和角速度不變的條件下，改變小物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(2)在小物體的質(zhì)量和做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不變的條件下，改變物體的角速度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(3)換用不同質(zhì)量的小物體，在角速度和半徑不變的條件下，重復(fù)上述操作。
3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
(1)保持m和r一定：研究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F與角速度ω之間的關(guān)系(如圖所示)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(2)保持ω和m一定：研究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F與半徑r之間的關(guān)系(如圖所示)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(3)保持ω和r一定：研究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F與質(zhì)量m之間的關(guān)系(如圖所示)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
4.數(shù)據(jù)處理：分別作出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的圖像。
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
(1)在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度的平方成正比。
(2)在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成正比。
(3)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。
影響向心力大小的因素比較多，應(yīng)采用控制變量法進(jìn)行研究。在讓某個(gè)因素(如半徑)變化的同時(shí)，控制其他因素(如質(zhì)量和角速度)不變，便于找出這個(gè)因素影響向心力大小變化的規(guī)律。然后依次分別研究其他的影響因素。
使用向心力演示儀時(shí)應(yīng)注意
(1)將橫臂緊固螺釘旋緊，以防小球和其他部件飛出而造成事故。
(2)搖動(dòng)手柄時(shí)應(yīng)力求緩慢加速，注意觀察其中一個(gè)測(cè)力計(jì)的格數(shù)。達(dá)到預(yù)定格數(shù)時(shí)，即保持轉(zhuǎn)速均勻恒定。
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向心力PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 對(duì)向心力的理解
[例1] 關(guān)于向心力，下列說法中正確的是( )
A.物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一個(gè)向心力
B.向心力不改變物體做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小
C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是恒力
D.做一般曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力即為向心力
解析 向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，它不改變速度的大小，只改變速度的方向，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力始終指向圓心，方向不斷變化，是變力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；做一般曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力通常可分解為切線方向的分力和法線方向的分力，切線方向的分力提供切向加速度，改變速度的大小，法線方向的分力提供向心加速度，改變速度的方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
答案 B
[針對(duì)訓(xùn)練1] 下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力的說法中，正確的是( )
A.物體除受其他的力外還受到向心力的作用
B.物體所受的合力提供向心力
C.向心力的方向總指向圓心，故方向不變
D.向心力的大小一直在變化
解析 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要一個(gè)指向圓心的合外力，并不是還要受到一個(gè)向心力作用，故A錯(cuò)誤；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，所以物體的合力正好提供向心力，讓物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故B正確；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力，它始終指向圓心，因此方向不斷改變，故C錯(cuò)誤；做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需的向心力大小恒定，方向始終指向圓心，故D錯(cuò)誤。
答案 B
[針對(duì)訓(xùn)練2] 如圖所示，一個(gè)水平大圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)小孩坐在距圓心為r處的P點(diǎn)不動(dòng)(P未畫出)，關(guān)于小孩的受力，以下說法正確的是( )
A.小孩在P點(diǎn)不動(dòng)，因此不受摩擦力的作用
B.小孩隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其重力和支持力的合力充當(dāng)向心力
C.小孩隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓盤對(duì)他的摩擦力充當(dāng)向心力
D.若使圓盤以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，小孩在P點(diǎn)受到的摩擦力不變
核心要點(diǎn)二 探究影響向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如圖所示。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)，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運(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νㄟ^橫臂的杠桿使彈簧測(cè)力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個(gè)球所受向心力的大小。皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可改變兩個(gè)塔輪的轉(zhuǎn)速比，以探究物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小跟哪些因素有關(guān)、具體關(guān)系怎樣�，F(xiàn)將小球A和B分別放在兩邊的槽內(nèi)，小球A和B的質(zhì)量分別為mA和mB，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為rA和rB。皮帶套在兩塔輪半徑相同的兩個(gè)輪子上，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯示標(biāo)尺8上左邊露出的等分格子多于右邊，則下列說法正確的( )
A.若rA＞rB，mA＝mB，說明物體的質(zhì)量和角速度相同時(shí)，半徑越大向心力越大
B.若rA＞rB，mA＝mB，說明物體的質(zhì)量和線速度相同時(shí)，半徑越大向心力越大
C.若rA＝rB，mA≠mB，說明物體運(yùn)動(dòng)的半徑和線速度相同時(shí)，質(zhì)量越大向心力越小
D.若rA＝rB，mA≠mB，說明物體運(yùn)動(dòng)的半徑和角速度相同時(shí)，質(zhì)量越大向心力越小
[針對(duì)訓(xùn)練3] 如圖所示是探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置圖，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可使變速輪塔2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。皮帶分別套在輪塔2和3上的不同圓盤上，可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球6、7分別以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8的擋板對(duì)小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧�，通過橫臂8的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒9下降，從而露出標(biāo)尺10，標(biāo)尺10上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)球所受向心力的比值。那么：
(1)在該實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了________(選填“理想實(shí)驗(yàn)法”“控制變量法”或“等效替代法”)來探究向心力的大小與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。
(2)當(dāng)用兩個(gè)質(zhì)量相等的小球做實(shí)驗(yàn)，且左邊小球的軌道半徑為右邊小球的2倍時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)右邊標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)為左邊的2倍，那么，左邊輪塔與右邊輪塔之間的角速度之比為________。
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