2020高中物理优秀教案精选5篇

|春林

教案是教师为顺利而有效地开展教学活动,根据教学大纲和教科书要求及学生的实际情况,以课时或课题为单位,对教学内容、教学步骤、教学方法等进行的具体设计和安排的一种实用性教学文书。下面小编为大家收集整理了“高中物理教案”,欢迎阅读与借鉴!

高中物理教案1

教学目标

(一)知识与技能

1.知道弹力产生的条件。

2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向。

3.知道弹性形变越大弹力越大,知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,即胡克定律.会用胡克定律解决有关问题。

(二)过程与方法

1.通过在实际问题中确定弹力方向的`能力。

2.自己动手进行设计实验和操作实验的能力。

3.知道实验数据处理常用的方法,尝试使用图象法处理数据。

(三)情感态度与价值观

1.真实准确地记录实验数据,体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用。

2.在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中,感受学习物理的乐趣,培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯。

教学重点

1.弹力有无的判断和弹力方向的判断。

2.弹力大小的计算。

3.实验设计与操作。

教学难点

弹力有无的判断及弹力方向的判断.

教学方法

探究、讲授、讨论、练习

教学手段

教具准备

弹簧、钩码、泡沫塑料块、粉笔、烧瓶(内装红墨水瓶塞上面插细玻璃管)、

演示胡克定律用的铁架台、刻度尺、弹簧、钩码等等.

高中物理教案2

一、课题:万有引力定律

二、课型:概念课(物理按教学内容课型分为:规律课、概念课、实验课、习题课、复习课)

三、课时:1课时

四、教学目标

(一)知识与技能

1.理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。

2.知道万有引力定律公式的适用范围。

(二)过程与方法:在万有引力定律建立过程的学习中,学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。

(三)情感态度价值观

1.培养学生研究问题时,抓住主要矛盾,简化问题,建立理想模型的处理问题的能力。

2.通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程,说明科学研究的长期性,连续性及艰巨性,提高学生科学价值观。

五、教学重难点

重点:万有引力定律的内容及表达公式。

难点:1.对万有引力定律的理解;2.学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。

六、教学法:合作探究、启发式学习等

七、教具:多媒体、课本等

八、教学过程

(一)导入

回顾以前对月-地检验部分的学习,明确既然太阳与行星之间,地球与月球之间、地球对地面物体之间具有与两个物体的质量成正比,跟它们的距离的二次方成反比的引力。这里进一步大胆假设:是否任何两个物体之间都存在这样的力?

引发学生思考:很可能有,只是因为我们身边的物体质量比天体的质量小得多,我们不易觉察罢了,于是我们可以把这一规律推广到自然界中任意两个物体间,即具有划时代意义的万有引力定律.然后在学生的兴趣中进行假设论证。

(二)进入新课

学生自主阅读教材第40页万有引力定律部分,思考以下问题:

1.什么是万有引力?并举出实例。

教师引导总结:万有引力是普遍存在于宇宙中任何有质量的物体之间的相互吸引力。日对地、地对月、地对地面上物体的引力都是其实例。

2.万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律?其数学表达式如何?并注明每个符号的单位和物理意义。

教师引导总结:万有引力定律的内容是:宇宙间一切物体都是相互吸引的。两物体间的引力大小,跟它的质量的乘积成下比,跟它们间的距离平方成反比. 式中各物理量的含义及单位:F为两个物体间的引力,单位:N.m1、m2分别表示两个物体的质量,单位:kg,r为两个物体间的距离,单位:m。G为万有引力常量:G=6.67×10-11 N·m2/kg2,它在数值上等于质量是1Kg的物体相距米时的相互作用力,单位:N·m2/kg2.

3.万有引力定律的适用条件是什么?

教师引导总结:只适用于两个质点间的引力,当物体之间的距离远大于物体本身时,物体可看成质点;当两物体是质量分布均匀的球体时,它们间的引力也可直接用公式计算,但式中的r是指两球心间的距离。

4.你认为万有引力定律的发现有何深远意义?

教师引导总结:万有引力定律的发现有着重要的物理意义:它对物理学、天文学的发展具有深远的影响;它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来;对科学文化发展起到了积极的'推动作用,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心,人们有能力理解天地间的各种事物。

(三)深化理解

在完成上述问题后,小组讨论,学生在教师的引导下进一步深化对万有引力定律的理解,即:

1.普遍性:万有引力存在于任何两个物体之间,只不过一般物体的质量与星球相比太小了,他们之间的万有引力也非常小,完全可以忽略不计。

2.相互性:两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。

3.特殊性:两个物体间的万有引力和物体所在的空间及其他物体存在无关。

4.适用性:只适用于两个质点间的引力,当物体之间的距离远大于物体本身时,物体可看成质点;当两物体是质量分布均匀的球体时,它们间的引力也可直接用公式计算,但式中的r是指两球心间的距离。

(四)活动探究

请两名学生上讲台做个游戏:两人靠拢后离开三次以上。创设情境,加深学生对本节知识点的印象和运用,请一位同学上台展示计算结果,师生互评。

1.请估算这两位同学,相距1m远时它们间的万有引力多大?(可设他们的质量为50kg)

解:由万有引力定律得: 代入数据得:F1=1.7×10-7N

2.已知地球的质量约为6.0×1024kg,地球半径为6.4×106m,请估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大?

解:由万有引力定律得:代入数据得:F2=493N

3.已知地球表面的重力加速度,则其中这位同学所受重力是多少?并比较万有引力和重力?

解:G=mg=490N。

比较结果为万有引力比重力大,原因是因为在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力。

(五)课堂小结

小结:学生在教师引导下认真总结概括本节内容,完成多媒体呈现的知识网络框架图,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,进行生生互评。

(六)布置作业

作业:完成“问题与练习”

高中物理教案3

一、教学目标

1、知识与技能目标

(1)知道什么是弹力,弹力产生的条件 (2)能正确使用弹簧测力计 (3)知道形变越大,弹力越大

2、过程和方法目标

(1)通过观察和实验了解弹簧测力计的结构

(2)通过自制弹簧测力计以及弹簧测力计的使用,掌握弹簧测力计的使用方法

3、情感、态度与价值目标

通过弹簧测力计的制作和使用,培养严谨的科学态度和爱动手动脑的好习惯

二、重点难点

重点:什么是弹力,正确使用弹簧测力计。

难点:弹簧测力计的测量原理。

三、教学方法:探究实验法,对比法。

四、教学仪器:直尺,橡皮筋,橡皮泥,纸,弹簧测力计

五、教学过程

(一)弹力

1、弹性和塑性

学生实验,注意观察所发生的现象:

(1)将一把直尺的两端分别靠在书上,轻压使它发生形变,体验手感,撤去压力,直尺恢复原状;

(2)取一条橡皮筋,把橡皮筋拉长,体验手感,松手后,橡皮筋会恢复原来的长度。

(3)取一块橡皮泥,用手捏,使其变形,手放开,橡皮泥保持变形后的形状。

(4)取一张纸,将纸揉成一团再展开,纸不会恢复原来形状。

让学生交流实验观察到的现象上,并对这些实验现象进行分类,说明按什么分类,并要求各类再举些类似的例子。(按物体受力变形后能否恢复原来的形状这一特性进行分类)

直尺、橡皮筋等受力会发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种特性叫做弹性;橡皮泥、纸等变形后不能自动恢复原来的形状,物体的这种特性叫做塑性。

2、弹力

我们在压尺子、拉橡皮筋时,感受到它们对于有力的作用,这种力在物理学上叫做弹力。

弹力是物体由于弹性形变而产生的力。弹力也是一种很常见的力。并且任何物体只要发生弹性形变就一定会产生弹力。而日常生活中经常遇到的支持物的压力、绳的拉力等,实质上都是弹力。

3、弹性限度

弹簧的弹性有一定的限度,超过了这个限度就不完全复原了。使用弹簧时不能超过它弹性限度,否则会使弹簧损坏。

(二)弹簧测力计

1、测量原理

它是根据弹簧受到的拉力越大,它的伸长就越长这个道理制作的。

2、让学生自己归纳使用弹簧测力计的方法和注意事项。

使用测力计应该注意下面几点:

(1)所测的力不能大于测力计的测量限度,以免损坏测力计

(2)使用前,如果测力计的指针没有指在零点,那么应该调节指针的位置使其指在零点

(3)明确分度值:了解弹簧测力计的刻度每一大格表示多少N,每一小格表示多少N

(4)把挂钩轻轻拉动几下,看看是否灵活。

5、探究:弹簧测力计的制作和使用。

(四)课堂小结:1、什么是弹性?什么是塑性?什么是弹力?

2、弹簧测力计的测量原理

3、弹簧测力计的使用方法。

(五)巩固练习:

1、乒乓球掉在地上马上会弹起来,使乒乓球自下而上运动的力是 ,它是由于乒乓球发生了 而产生的。

2、弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就 。它有一个前提条件,该条件是 , 就是根据这个道理制作的。

3、关于弹力的叙述中正确的是( )

A、只有弹簧、橡皮筋等这类物体才可能产生弹力

B、只要物体发生形变就会产生弹力

C、任何物体的弹性都有一定的限度,因而弹力不可能无限大

D、弹力的大小只与物体形变的程度有关

4、下列哪个力不属于弹力( )

A、绳子对重物的拉力 B、万有引力 C、地面对人的支持力 D、人对墙的推力

5、两个同学同时用4.2N的力,向两边拉弹簧测力计的挂钩和提纽,此时弹簧测力计显示的示数是 。

(六)布置作业:

六、课后反思:

1、成功的地方:

2、不足的地方:

3、改进措施:

附:板书设计:

一、弹力:

1、弹性和塑性

2、弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力。

3、弹性限度

二、弹簧测力计:

1、测量原理:弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长。

2、使用方法:(1)认清量程、分度值

(2)检查指针是否指在零点

高中物理教案4

教学内容:人教版的普通高中课程标准实验教科书选修3—3教材第八章气体第一节气体的等温变化。

教学设计特点:突出物理规律形成的感性基础和理性探索的有机结合;通过问题驱动达成教目标的有效实现;重视物理从生活中来最终回到生活中去。

1.教学目标

1、1知识与技能

(1)知道什么是等温变化;

(2)掌握玻意耳定律的内容和公式;知道定律的适用条件。

(3)理解等温变化的P—V图象与P—1/V图象的含义,增强运用图象表达物理规律的能力;

1、2过程与方法

带领学生经历探究等温变化规律的全过程,体验控制变量法以及实验中采集数据、处理数据的方法。

1、3情感、态度与价值观

让学生切身感受物理现象,注重物理表象的形成;用心感悟科学探索的基本思路,形成求实创新的科学作风。

2、 教学难点和重点

重点:让学生经历探索未知规律的过程,掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系,理解 p—V 图象的物理意义。

难点:学生实验方案的设计;数据处理。

3、教具:

塑料管,乒乓球、热水,气球、透明玻璃缸、抽气机,u型管,注射器,压力计。

4、设计思路

学生在初中时就已经有了固体、液体和气体的概念,生活中也有热胀冷缩的概念,但对于气体的三个状态参量之间有什么样的关系是不清楚的。新课程理念要求我们,课堂应该以学生为主体,强调学生的自主学习、合作学习,着重培养学生的创新思维能力和实证精神。这节课首先通过做简单的演示实验,让学生明白气体的质量、温度、体积和压强这几个物理量之间存在着密切的联系;然后与学生一道讨论实验方案,确定实验要点,接着师生一道实验操作,数据的处理,得出实验结论并深入讨论,最后简单应用等温变化规律解决实际问题。

5.教学流程:(略)

6.教学过程

6、l课题引入

演示实验:变形的乒乓球在热水里恢复原状

乒乓球里封闭了一定质量的气体,当它的温度升高,气体的压强就随着增大,同时体积增大而恢复原状。由此知道气体的温度、体积、压强之间有相互制约的关系。本章我们研究气体各状态参量之间的关系。

对于气体来说,压强、体积、温度与质量之间存在着一定的关系。高中阶段通常就用压强、体积、温度描述气体的状态,叫做气体的三个状态参量。对于一定质量的气体当它的三个状态参量都不变时,我们就说气体处于某一确定的状态;当一个状态参量发生变化时,就会引起其他状态参量发生变化,我们就说气体发生了状态变化。这一章我们的主要任务就是研究气体状态变化的规律。

出示课题: 第八章 气体

师问:同时研究三个及三个以上物理量的关系,我们要用什么方法呢?请举例说明。

生:控制变量法

比如要研究压强与体积之间的关系,需要保持质量和温度不变,再如要研究气体压强与温度之间的关系,需要保持质量和体积不变。

师:我们这节课首先研究气体的压强和体积的变化关系。

我们把温度和质量不变时气体的压强随体积的变化关系叫做等温变化。出示本节课题:

第一节 气体的等温变化

6、2 新课进行

一、实验探究

1、学生体验压强与体积的关系得出定性结论

全体同学体验: 每个同学用力在口腔中摒住一口气,然后用手去压脸颊,你会怎么样,思考为什么?

小组体验:每桌同学用一只小的注射器体验:一个同学用手指头封闭一定质量的气体,另一个同学缓慢压缩气体,体积减小时第一个同学的手指有什么感觉,说明什么呢?反之当我们拉动活塞增大气体体积时,手指有什么感觉,说明什么呢?要求学生体验并说出自己的感觉和结论(即压缩气体,体积减小,压强增大;反之,体积增大压强减小)

2、猜想

引导学生猜想:我们猜想:在一般情况下,一定质量的气体当温度不变时,气体的压强和体积之间可能有什么定量关系呢?

学生:压强与体积成反比例关系(从最简单的定量关系做起)

师:一定质量的气体在发生等温变化时压强与体积是否是成反比例的关系,需要我们进一步研究、这节课我们用实验探究这一课题。

3、实验验证:

(1)实验设计:

首先,要求学生完整的复述我们的实验目的:探究一定质量的气体在温度不变情况下压强与体积之间的定量关系、

要求学生根据放在桌上的器材,思考试验方案,并思考以下几个问题:

问题1:本实验的研究对象是什么?如何取一定质量的气体?实验条件是什么?如何实现这一条件?

学生讨论回答:研究对象是一定质量的气体,用活塞封闭一定质量的气体在注射器内以获取, 实验条件是气体质量不变, 气体温度不变;活塞加油增加密闭性,推拉活塞改变体积和压强;不用手握注射器;缓慢推拉活塞,稳定后再读数。

(或者有其他的实验方案)

问题2: 数据收集 本实验中应该要收集哪些数据? 用什么方法测量?

学生:要收集气体的不同压强和体积,用气压计可以测量压强,注射器上面的读数可以得到体积。

问题3:数据处理 怎样处理上述数据才能得到等温条件下压强与体积之间的正确关系呢?(学生讨论并回答)

学生:常用数据处理办法有计算法,图象法等。

老师:能不能说得更具体一点呢?

学生:就是先把V和P乘起来,看看各组的乘积是否相等(或者近似相等),从而得到结论;图像法就是以V为横坐标,P为纵坐标,在用描点作图法,把得到的数据作到坐标系中,再连线,看图像的特点,从而得到两者的定量关系。

再让一个学生把我们刚才分析得到的比较好的实验方法再复述,然后师生互助完成实验。

2、实验过程:

师生共同完成实验: 老师推、拉活塞,一名学生读取数据,另一名学生设计记录表格并记录数据。

数据处理:①简单计算 找压强和体积之间的关系

②学生描绘图象(提示作P—V图像)能否得出结论?

总结提问:各小组是如何处理数据的,结论如何?(实物投影展示)

问题4:若P—V图象为双曲线的一支,则能说明P与V成反比。但能否确定我们做出就一定是是双曲线的一支呢?(还是猜测)我们怎样进一步P和V之间的关系呢?

教师:有一种思想叫做转化的思想。若P—V图象为一双曲线,那么P—1/V图象是什么样子?(过原点的一条直线)那我们就再作一条P—1/V图象看看吧!

(师)计算机拟合:把P—V图象转化为P—1/V图象。我们看到一定质量的气体,在温度不变的情况下,P—1/V图象是一条(几乎)过原点的直线,表明压强与体积成反比。

(三)实验结论:在误差允许的范围内,一定质量的气体在温度不变的条件下压强与体积成反比。(学生叙述)

师:大家看到我们作出来的这条直线,还不是很准确,大家可以分析在实验过程中有哪些地方可能引起实验误差?

学生讨论分析产生误差的原因、

早在17世纪,英国科学家玻意耳和法国科学家马略特分别通过更严谨的实验研究得出了这个结论,被称为玻意耳定律。

二、玻意耳定律

1、 内容:一定质量的某种气体,在温度不变的条件下压强P与体积V成反比。

2、 公式:PV=C(常量)或P1V1=P2V2(其中P1V1和 P2V2分别为气体在两个状态下的压强和体积)

3、 图象:P—1/V图象:过原点的直线——等温线

P—V图象:双曲线的一支——等温线

三、拓展思考

问题5:在同一温度下,取不同质量的同种气体为研究对象, PV乘积C一样吗?即对不同的气体,C是一个普适常量吗?(学生思考不能求解或回答不一样)

师问:怎样才能得到正确的结果呢?(猜想—实验验证)

学生:改变气体的质量用同样的方法重新测量,测量数据记录在同一表格中,通过简单的计算就能得到结果。

结论:不一样。质量越大,PV乘积越大。P—V图象离坐标轴越远,P—1/V图象斜率越大。

问题6:取相同质量的同种气体,在不同温度下,作出的P—V图象是否一样?(学生猜想——验证)

结论:不一样。温度较高时,PV乘积较大,P—V图象离坐标轴越远,P—1/V图象斜率较大。

四、玻意耳定律的应用之定性解释:

问题一:气球涨大视频。学生分析。

问题二:小实验。装水的瓶子下有小洞,当盖子打开时水会喷出,然后合上盖子则水就不会持续地流出了。

解释:盖子打开时,小孔上方的压强始终大于外面的压强,所以水会喷出,当盖子盖上时,水的上方被封闭了一定质量的气体,当有水流出后,瓶中空气的体积变大,根据波意耳定律压强变小,当孔上方压强小于外部大气压时,水就流不出去了。

五.课堂小结

1、方法 ①研究多变量问题时用控制变量法

②实验探究方法:猜想——验证——进一步猜想——再验证——得到结论

2、知识 玻意耳定律:一定质量的某种气体,在温度不变的条件下压强P与体积V成反比。

六.教学后记:

1.课堂上让学生从自身体验开始,充分参与科学探究的全过程,熟悉科学探究未知世界的一般流程,并坚持渗透实事求是和精益求精的科学精神。

2.教学中对应用数学方法处理物理数据,从而得出简洁的物理学规律的过程,让学生多练习多体验,以使学生真正掌握,并且多给时间让学生从图像中找出规律,以提高学生认识图像与应用图像分析问题的能力。

3.教学中学生参与小实验及视频材料能很好地吸引学生的注意力,提高教学的有效性。

4、物理来源于社会生活实践,反之也能解释自然界及生活和生产中的相关现象,有效杜绝物理和生活相脱节的现象发生、也有利于学生正确物理观的形成。

高中物理教案5

向心力

整体设计

向心力是本节教学的重点,由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力是教材所用的方法,这与以前的先学习向心力再学习向心加速度有所不同.学生对于向心力的理解不是很清楚,本节重点突出了向心力的理解及向心力在圆周运动中的作用.而向心力概念的学习,应及时强调指出,向心力是根据力的效果命名的,而不是根据力的性质命名的,它不是重力、弹力、摩擦力等以外的特殊力,而是做匀速圆周运动的质点受到的合外力,沿着半径指向圆心,它的方向时刻改变.本节的难点是运用向心力、向心加速度知识解释有关现象,处理有关问题.在学习时可以让学生认识实例:用细线系着的小球在水平面上做匀速圆周运动或是一些生活中的实例让学生体验或观察,从而引入向心力概念.

教学重点

向心力概念的建立及计算公式的得出及应用.

教学难点

向心力的来源.

时间安排

1课时

三维目标

知识与技能

1.理解向心力的概念.

2.知道向心力大小与哪些因素有关.理解公式的确切含义,并能用来计算.

3.会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物理现象.

过程与方法

1.通过向心力概念的学习,知道从不同角度研究问题的方法.

2.体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用.

情感态度与价值观

1.经历科学探究的过程,领略实验是解决物理问题的一种基本途径,培养学生实事求是的科学态度.

2.通过探究活动,使学生获得成功的喜悦,提高他们学习物理的兴趣和自信心.

3.通过向心力和向心加速度概念的学习,认识实验对物理学研究的作用,体

会物理规律与生活的联系.

课前准备

细杆、细绳(2)、小球、直尺、秒表、盛水的透明小桶.

教学过程

导入新课

情景导入

前面两节课,我们学习、研究了圆周运动的运动学特征,知道了如何描述圆周运动.知道了什么是向心加速度和向心加速度的计算公式,这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征.

观察下面几幅图片,并根据图做水流星实验,让学生自己体验实验中力的变化,考虑一下为什么做圆周运动的物体没有沿着直线飞出去而是沿着一个圆周运动.

前三幅图可以看出物体之所以没有沿直线飞出去是因为有绳子在拉着物体,而第四幅图是太阳系各个行星绕太阳做圆周运动是由于太阳和行星之间有引力作用,是太阳和行星之间的引力使各个行星绕太阳在做圆周运动.如果没有绳的拉力和太阳与行星之间的引力,那么这些物体就不可能做圆周运动,也就是说做匀速圆周运动的物体都会受到一个力,这个力拉着物体使物体沿着圆形轨道在运动,我们把这个力叫做向心力.

复习导入

复习旧知

1.向心加速度:做匀速圆周运动的物体,加速度指向圆心,这个加速度称为向心加速度v2

2.表达式:an==rω2.r

3.牛顿第二定律:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.表达式:F=ma.

推进新课

一、向心力

通过刚才的学习我们知道了向心力和向心加速度具有相同的方向,都指向圆心,而且物体是在向心力的作用下做圆周运动,因此我们根据牛顿第二定律可知向心力的大小为:

22v2

Fn=man=m=mrω2=mr().TR

实验探究

演示实验(验证上面的推导式):研究向心力跟物体质量m、轨道半径r、角速度ω的定量关系.

实验装置:向心力演示器

演示:摇动手柄,小球随之做匀速圆周运动.

①向心力与质量的关系:ω、r一定,取两球使mA=2mB,观察:(学生读数)FA=2FB,结论:向心力F∝m.

②向心力与半径的关系:m、ω一定,取两球使rA=2rB,观察:(学生读数)FA=2FB,结论:向心力F∝r.

③向心力与角速度的关系:m、r一定,使ωA=2ωB,观察:(学生读数)FA=4FB,结论:向心力F∝ω2.归纳总结:综合上述实验结果可知:物体做匀速圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比,与半径成正比,与角速度的二次方成正比.但不能由一个实验、一个测量就得到定论,实际上要进行多次测量,大量实验,但我们不可能一一去做.同学们由刚才所做的实验得出:m、r、ω越大,F越大;若将实验稍加改进,如教材中所介绍的小实验,加一弹簧秤测出F,可粗略得出结论(要求同学回去做).我们还可以设计很多实验都能得出这一结论,说明这是一个带有共性的结论.测出m、r、ω的值,可知向心力大小为:F=mrω2.

二、实验:用圆锥摆粗略验证向心力表达式

原理:如图所示,让细绳摆动带动小球做圆周运动,逐渐增大角速度直到绳刚好拉直,用秒表测出n转的时间t,计算出周期T,根据公式计算出小球的角速度ω.用刻度尺测出圆半径r和小球距悬点的竖直高度h,计算出角θ的正切值.向心力F=mgtanθ,测出数值验证公式mgtanθ=mrω2

课堂训练

1.下列关于向心力的说法中,正确的是()

A.物体由于做圆周运动产生了一个向心力

B.做匀速圆周运动的物体,其向心力为其所受的合外力

C.做匀速圆周运动的物体,其向心力不变

D.向心加速度决定向心力的大小

2.有长短不同、材料相同的同样粗细的绳子,各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,那么()

A.两个小球以相同的线速度运动时,长绳易断

B.两个小球以相同的角速度运动时,长绳易断

C.两个球以相同的周期运动时,短绳易断

D.不论如何,短绳易断

3.A、B两质点均做匀速圆周运动,mA∶mB=RA∶RB=1∶2,当A转60转时,B正好转45转,则两质点所受向心力之比为多少?

参考答案:1.B2.B

3.解答:设在时间t内,nA=60转,nB=45转,质点所受的向心力F=mω2R=m(同,F∝mn2R2FAmAnARA160214所以2.2FBmBnBRB245292n2)·R,t相t

讨论交流

1.根据我们前面的学习,大家讨论生活中你所遇到的圆周运动中是哪些力在提供向心力.强调:向心力不是像重力、弹力、摩擦力那样作为某种性质的力来命名的.它是从力的作用效果来命名的,凡是产生向心加速度的力,不管是属于哪种性质的力,都是向心力.

2.由物体做曲线运动的条件可知,物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用,匀速圆周运动是一种曲线运动,匀速圆周运动合外力的方向有何特点呢?

匀速圆周运动速率不变,方向始终垂直半径,说明合外力不会使速度大小发生变化,只改变速度方向,匀速圆周运动合外力的方向始终指向圆心.

三、变速圆周运动和一般曲线运动

问题:前面我们学习了加速度,做直线运动的物体其加速度可以改变物体运动的快慢,现在我们又学习了向心加速度,那么向心加速度是否也改变物体运动速度的大小?

讨论交流

根据刚才我们的实验(验证向心力表达式的实验)可知,向心加速度并不能改变物体运动速度的大小,而是在改变物体运动的方向.我们在这个实验中可以感受到,如果要使物体的速度不断增大,我们对物体施加的力就不能保持始终指向圆心,而是与向心力的方向有一个角度.根据力F产生的效果可以把力F分解成两个相互垂直的两个分力:一个是指向圆心的产生向心加速度的向心力;另一个是沿圆周的切线方向的分力,这个力沿圆周切线方向产生加速度,这个加速度使物体的速度不断变大.因此这个运动不能是匀速圆周运动,而是变速圆周运动.也就是说变速圆周运动既有指向圆心的向心加速度,还有沿圆周切线方向的'加速度,称为切向加速度

做变速圆周运动的物体所受的力

曲线运动:物体的运动轨迹不是直线也不是圆周的曲线运动.对于这样的运动尽管曲线的各个地方的弯曲程度不同,我们在研究时可以把这条曲线分成许多极短的小段,每一小段可以看作是一段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不同,可以表示为有不同的半径,这样在分析质点运动时,就可以采用圆周运动的分析方法来处理问题了

一般的曲线可以分为很多小段,每段都可以看作一小段圆弧,各段圆弧的半径不一样课堂训练

1.如图所示,在光滑的水平面上钉两个钉子A和B,相距20cm.用一根长1m的细绳,一端系一个质量为0.5kg的小球,另一端固定在钉子A上.开始时球与钉子A、B在一条直线上,然后使小球以2m/s的速率开始在水平面内做匀速圆周运动.若绳子能承受的最大拉力为4N,那么从开始到绳断所经历的时间是多少

解析:球每转半圈,绳子就碰到不作为圆心的另一个钉子,然后再以这个钉子为圆心做匀速圆周运动,运动的半径就减小0.2m,但速度大小不变(因为绳对球的拉力只改变球的速度方向).根据F=mv2/r知,绳每一次碰钉子后,绳的拉力(向心力)都要增大,当绳的拉力增大到Fmax=4N时,球做匀速圆周运动的半径为rmin,则有

Fmax=mv2/rmin

rmin=mv2/Fmax=(0.5×22/4)m=0.5m.

绳第二次碰钉子后半径减为0.6m,第三次碰钉子后半径减为0.4m.所以绳子在第三次碰到钉子后被拉断,在这之前球运动的时间为:

t=t1+t2+t3

=πl/v+π(l-0.2)/v+π(l-0.4)/v

=(3l-0.6)·π/v

=(3×1-0.6)×3.14/2s

=3.768s.

答案:3.768s

说明:需注意绳碰钉子的瞬间,绳的拉力和速度方向仍然垂直,球的速度大小不变,而绳的拉力随半径的突然减小而突然增大.

2.如图所示,水平转盘的中心有个竖直小圆筒,质量为m的物体A放在转盘上,A到竖直筒中心的距离为r.物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连,B与A质量相同.物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的μ倍,则转盘转动的角速度在什么范围内,物体A才能随盘转动

解析:由于A在圆盘上随盘做匀速圆周运动,所以它所受的合外力必然指向圆心,而其中重力、支持力平衡,绳的拉力指向圆心,所以A所受的摩擦力的方向一定沿着半径或指向圆心或背离圆心.

当A将要沿盘向外滑时,A所受的最大静摩擦力指向圆心,A的向心力为绳的拉力与最大静摩擦力的合力,即F+Fm′=mω12r①

由于B静止,故F=mg②由于最大静摩擦力是压力的μ倍,即

Fm′=μFN=μmg③由①②③解得ω1=g(1)/r

当A将要沿盘向圆心滑时,A所受的最大静摩擦力沿半径向外,这时向心力为:

F-Fm′=mω22r④

由②③④得ω2=g(1)/r.

故A随盘一起转动,其角速度ω应满足g(1)/r

答案:g(1)/rg(1)/r.g(1)/r

课堂小结

1.向心力来源.

2.匀速圆周运动时,仅有向心加速度.同时具有向心加速度和


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