《向心力》圓周運動PPT優質課件(第1課時實驗：探究向心力大小的表達式)
第一部分內容：核心素養目標
物理觀念
向心力及其特點、表達式。
科學思維
會測量、分析實驗數據，獲得實驗結論。
科學探究
利用向心力演示器探究向心力大小的表達式
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向心力PPT，第二部分內容：課前學習
知識點一 向心力
[觀圖助學]
用一根結實的細繩拴住軟木塞，細繩水平使軟木塞在光滑桌面上做勻速圓周運動，軟木塞受幾個力的作用？方向如何？
1.向心力的定義：做勻速圓周運動的物體所受的________總指向圓心。這個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：向心力是根據力的作用效果命名的。
[思考判斷]
(1)做勻速圓周運動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。( )
知識點二 探究向心力大小的表達式
1.實驗儀器
2.實驗思路
轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉動，槽內的球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對球的壓力提供了向心力，球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值。
(1)在小物體的質量和角速度不變的條件下，改變小物體做圓周運動的半徑進行實驗。
(2)在小物體的質量和做圓周運動的半徑不變的條件下，改變物體的角速度進行實驗。
(3)換用不同質量的小物體，在角速度和半徑不變的條件下，重復上述操作。
3.進行實驗
(1)保持m和r一定：研究小球做圓周運動所需向心力F與角速度ω之間的關系(如圖所示)，記錄實驗數據。
(2)保持ω和m一定：研究小球做圓周運動所需向心力F與半徑r之間的關系(如圖所示)，記錄實驗數據。
(3)保持ω和r一定：研究小球做圓周運動所需向心力F與質量m之間的關系(如圖所示)，記錄實驗數據。
4.數據處理：分別作出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的圖像。
5.實驗結論
(1)在質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，向心力的大小與質量成正比。
影響向心力大小的因素比較多，應采用控制變量法進行研究。在讓某個因素(如半徑)變化的同時，控制其他因素(如質量和角速度)不變，便于找出這個因素影響向心力大小變化的規律。然后依次分別研究其他的影響因素。
使用向心力演示儀時應注意
(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)搖動手柄時應力求緩慢加速，注意觀察其中一個測力計的格數。達到預定格數時，即保持轉速均勻恒定。
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向心力PPT，第三部分內容：核心探究
核心要點一 對向心力的理解
[例1] 關于向心力，下列說法中正確的是( )
A.物體由于做圓周運動而產生一個向心力
B.向心力不改變物體做圓周運動的速度大小
C.做勻速圓周運動的物體的向心力是恒力
D.做一般曲線運動的物體所受的合力即為向心力
解析 向心力是根據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A錯誤，B正確；做勻速圓周運動的物體的向心力始終指向圓心，方向不斷變化，是變力，選項C錯誤；做一般曲線運動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D錯誤。
答案 B
[針對訓練1] 下列關于勻速圓周運動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 物體做勻速圓周運動需要一個指向圓心的合外力，并不是還要受到一個向心力作用，故A錯誤；物體做勻速圓周運動需要向心力，所以物體的合力正好提供向心力，讓物體做勻速圓周運動，故B正確；物體做勻速圓周運動需要向心力，它始終指向圓心，因此方向不斷改變，故C錯誤；做勻速圓周運動的物體所需的向心力大小恒定，方向始終指向圓心，故D錯誤。
答案 B
[針對訓練2] 如圖所示，一個水平大圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉動，一個小孩坐在距圓心為r處的P點不動(P未畫出)，關于小孩的受力，以下說法正確的是( )
A.小孩在P點不動，因此不受摩擦力的作用
B.小孩隨圓盤做勻速圓周運動，其重力和支持力的合力充當向心力
C.小孩隨圓盤做勻速圓周運動，圓盤對他的摩擦力充當向心力
D.若使圓盤以較小的轉速轉動，小孩在P點受到的摩擦力不變
核心要點二 探究影響向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如圖所示。轉動手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動，槽內的小球就做勻速圓周運動。小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8，標尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個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，可改變兩個塔輪的轉速比，以探究物體做圓周運動的向心力大小跟哪些因素有關、具體關系怎樣�，F將小球A和B分別放在兩邊的槽內，小球A和B的質量分別為mA和mB，做圓周運動的半徑分別為rA和rB。皮帶套在兩塔輪半徑相同的兩個輪子上，實驗現象顯示標尺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，說明物體的質量和角速度相同時，半徑越大向心力越大
B.若rA＞rB，mA＝mB，說明物體的質量和線速度相同時，半徑越大向心力越大
C.若rA＝rB，mA≠mB，說明物體運動的半徑和線速度相同時，質量越大向心力越小
D.若rA＝rB，mA≠mB，說明物體運動的半徑和角速度相同時，質量越大向心力越小
[針對訓練3] 如圖所示是探究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系的實驗裝置圖，轉動手柄1，可使變速輪塔2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動。皮帶分別套在輪塔2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內的小球6、7分別以不同的角速度做勻速圓周運動。小球做圓周運動的向心力由橫臂8的擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力，通過橫臂8的杠桿作用使彈簧測力套筒9下降，從而露出標尺10，標尺10上露出的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值。那么：
(1)在該實驗中應用了________(選填“理想實驗法”“控制變量法”或“等效替代法”)來探究向心力的大小與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系。
(2)當用兩個質量相等的小球做實驗，且左邊小球的軌道半徑為右邊小球的2倍時，轉動時發現右邊標尺上露出的紅白相間的等分格數為左邊的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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