1. 知道向心力是根據(jù)效果命名的力，會分析向心力的來源。
2. 感受影響向心力大小的因素， 通過實驗探究發(fā)現(xiàn)他們之間的關(guān)系。
3. 掌握向心力的表達(dá)式，能夠計算簡單情境中的向心力。
4. 知道變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動的分析方法。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
向心力的來源、向心力的大小
教學(xué)難點(diǎn)
向心力的來源、向心力的大小
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多媒體課件
教學(xué)過程
引入新課
教師活動：播放游樂場飛椅的的視頻。
教師設(shè)問：飛椅與人一起做勻速圓周運(yùn)動的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？
講授新課
一、向心力
教師活動：分析做勻速圓周運(yùn)動時的飛椅的運(yùn)動狀態(tài)及受力狀況，并講解向心力的概念。
飛椅做勻速圓周運(yùn)動時，速度的方向時刻在變化，故其一定受到了一個使飛椅改變方向的力。根據(jù)拉力的特點(diǎn)可知這個拉力指向圓周。
做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力總指向圓心。這個指向圓心的力就叫作向心力。
教師活動：講解向心力是效果力。
向心力是效果力，不是性質(zhì)力。向心力是一個性質(zhì)力或多個性質(zhì)力的合力產(chǎn)生的作用效果。
教師活動：列舉以前學(xué)過的生活中的效果力。
學(xué)生活動：學(xué)生之間討論老師所提問題，然后舉手回答。
教師活動：講解飛椅受到的向心力。
擺桿的拉力與重力的合力提供飛椅做圓周運(yùn)動的向心力。
二、向心力的大小
教師活動：播放視頻《探究向心力大小的表達(dá)式》。
教師活動：講解向心力的大小的表達(dá)式。
精確的實驗表明，向心力的大小可以表示為

或

三、一般曲線運(yùn)動的受力特點(diǎn)
運(yùn)動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動，可以稱為一般的曲線運(yùn)動。盡管這時曲線各個位置的彎曲程度不一樣，但在研究時，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點(diǎn)在每小段的運(yùn)動都可以看作圓周運(yùn)動的一部分。這樣，在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動時，就可以采用圓周運(yùn)動的分析方法來處理了。
典題剖析
一、對向心力的理解
例1 (多選)下列關(guān)于向心力的說法中，正確的是( )
A．物體由于做圓周運(yùn)動而產(chǎn)生了一個向心力
B．向心力只改變做圓周運(yùn)動物體的線速度的方向，不改變線速度的大小
C．做勻速圓周運(yùn)動物體的向心力，一定等于其所受的合力
D．做勻速圓周運(yùn)動物體的向心力是恒力
答案：BC
解析：力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，因為有向心力物體才做圓周運(yùn)動，而不是因為做圓周運(yùn)動才產(chǎn)生向心力，故A錯誤；向心力始終與線速度方向垂直，只改變線速度的方向不改變線速度的大小，故B正確；在勻速圓周運(yùn)動中，物體的向心力一定等于其所受的合力，但該力方向不斷變化，是變力，故C正確，D錯誤。
例2 (多選)如圖所示，用長為L的細(xì)線拴住一個質(zhì)量為M的小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，關(guān)于小球的受力情況，下列說法中正確的是( )
答案：BCD
解析：對于勻速圓周運(yùn)動，向心力是物體實際受到的所有力的指向圓心的合力，受力分析時不能再說物體受到向心力，故A錯誤，B正確；再根據(jù)力的合成求出合力大小，故C、D正確。
二、向心力的大小
例3 如圖所示，細(xì)繩的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一個小球，在O 點(diǎn)的正下方釘一個釘子A，小球從一定高度擺下。經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰時，釘子的位置越靠近小球，繩就越容易斷。請解釋這一現(xiàn)象。
解：小球做圓周運(yùn)動的向心力由繩的拉力和重力的合力提供。由題意

整理得繩的拉力為

由上式可得，當(dāng)小球的質(zhì)量和速度一定時，半徑越小，繩的拉力越大。故當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰時，釘子的位置越靠近小球，繩就越容易斷。
例4 甲為游樂園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若將人和座椅看成一個質(zhì)點(diǎn)，則可簡化為如圖乙所示的物理模型，其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動，設(shè)繩長l＝10 m，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m＝60 kg，轉(zhuǎn)盤靜止時質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d＝4.0 m，轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動，此時繩與豎直方向的夾角θ＝37°，不計空氣阻力及繩重，且繩不可伸長，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，g＝10 m/s2，求質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動時：
(1)繩子拉力的大?。?br>(2)轉(zhuǎn)盤角速度的大小。
解：(1)
對人和座椅進(jìn)行受力分析，設(shè)繩子的拉力為F，在豎直方向上有
Fcs37°－mg＝0
代入數(shù)據(jù)解得F=750 N。
(2)人和座椅在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，重力和繩子拉力的合力提供向心力，根據(jù)向心力公式有
mgtan37°＝mω2r
由幾何關(guān)系
r＝d＋lsin37°
代入數(shù)據(jù)解得。
課堂小結(jié)
A．小球受到重力、線的拉力和向心力三個力
B．向心力是線對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)線對小球拉力的水平分量
D．向心力的大小等于Mgtanθ

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