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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)

《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) 詳細(xì)介紹:

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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(lái)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^(guò)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。

... ... ...

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(shuō)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?煞纸鉃榍芯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(shuō)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(pán)繞過(guò)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(huà)出),關(guān)于小孩的受力,以下說(shuō)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(pán)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(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓盤(pán)對(duì)他的摩擦力充當(dāng)向心力

D.若使圓盤(pán)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^(guò)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(pán)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(shuō)法正確的( )

A.若rA>rB,mA=mB,說(shuō)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(shuō)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(shuō)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(shuō)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(pán)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(guò)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(lái)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_(kāi)_______。

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