科里奥利力教案

陇南师范高等专科学校

《大学物理学》

教案

本讲名称：科里奥利力

授课教师：万瑞斌

日期：2015年4月18日

（一）教学目标

1、了解自然界及生活中有关科里奥利力的一些现象；

2、理解惯性离心力和科里奥利力产生的原因；

3、掌握科里奥利力公式推到；

4、用科里奥利力解释自然界及生活中的一些基本现象。

（二）教学重点

1、理解科里奥利力产生的机制；

2、用科里奥利力解释自然界及生活中的一些基本现象。

（三）教学难点

1、科里奥利力公式推到；

2、特殊情况下的科里奥利力向普遍情况过渡；

3、科里奥利力的应用。

（四）教学思路

通过自然界以及生活中的一些有关科里奥利力的有趣物理现象（譬如：北半球河水冲击河岸的右侧，北半球铁轨的右侧磨损严重，洗衣机放水的时候会出现逆时针旋转的漩涡，龙卷风的形成，傅科摆等）引入科里奥利力的概念，然后分析科里奥利力产生的原因及条件，并从质点在转动体系中做匀速直线运动的情

形推导出科里奥利力的表达式F=-2m ωv ，再过渡到一般情况v m F C ⨯-=ω2，最

后再回过头来用科里奥利力解释前面提到的一些物理现象。

（五）教学手段和方法

由于物理学科自身的特点，采用板书讲授，这样让学生可以更好的了解公式的来龙去脉，即可以培养学生的物理直觉，又可以增强学生的数学功底。在教学过程中注重数型结合和引导学生独立思考。

（六）教学内容和要点

一、自然界和生活中的一些物理现象

1、北半球河水冲击河岸的右侧；

2、洗衣机放水的时候会出现逆时针旋转的漩涡；

3、北半球铁轨的右侧磨损严重；

4、北半球龙卷风逆时针旋转。

二、科里奥利力

1、科里奥利的产生原理

设有一水平平台绕中心O 以角速度ω做逆时针转动，中心处有一支枪瞄准平台边缘的A 点射击（如图1）。在地面参照系中观察，子弹射出后做水平方向的匀速直线运动，由于平台的转动，子弹将不能击中A 而击中另外一点A ’（如图2）。平台参照系中的观察者认为平台是不动的，也就是直线OA 不动，但发现子弹向右方偏离，子弹在平台上的轨迹不是直线而是一条曲线OA ’(如图3)。怎么解释这一现象呢？平台上的观察者可以这样认为，子弹飞行过程中不断受到一个指向右的力，使弹道变弯曲，并且随着子弹的运动偏离OA 越来越远，形成图中所示的形状。

显然，这个使子弹弹道弯曲的力是由转动参照系的非惯性性质引起的，是虚拟的，属于惯性力。法国工程师、数学家科里奥利于1835年首先描述了这种力，并用数学公式表示出来，因此称之为科里奥利力。

如果在上述转动平台上沿OA 有条轨道或凹槽以迫使物体沿OA 运动，则由于科里奥利力的作用，物体对轨道或者凹槽的压力将有所不同，对右侧的压力大于对左侧的压力。

2、科里奥利力的定义

定义：简称为科氏力，是对旋转体系中做直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生偏离原来直线运动方向的一种描述。

说明：①、科里奥利力和惯性离心力一样是作用效果命名的力。

②、科里奥利力垂直于物体的运动方向，所以不能影响物体运动速度的大小，但它能改变物体的运动方向。

3、公式推导 假设一圆盘绕转轴以角速度ω 转动，盘心有一光滑孔o ，半径方向有一光滑槽OD ，其中置一小球，用光滑细线连之。另一端穿过小孔可控制小球做匀速直线运动，现令一小球以速度相u

从A 点向D 点运动，经过很短时间t ∆，圆盘转过的角度为t ∆ω，小球自A 点运动至D ’点。显然DD ’的弧长为

t t 0∆∆+ω）（相u r ，因为t ∆很短，可认为小球做匀加速直线运动，所以，2

002

1t t t t a r u r c ∆+∆=∆∆+ωω）（相于是有u a c ω2=。

4、推广

三、利用科里奥利力解释一些物理现象

1、北半球的河流由于受到向右的科里奥利力，所以向前流动的时候向右偏，所以对右面的河岸冲击比较大。

2、北半球的火车由于受到向右的科里奥利力，所以向前运动的时候挤压右边轨道，所以对右面的铁轨磨损比较大。

3、北半球洗衣机在排水的时候，水流从四周向中心流动，受到向右的科里奥利力，因此会出现逆时针的漩涡。

思考：沿赤道运动做匀速直线运动的物体会受到科里奥利力作用吗？

四、对科里奥利力的直观理解

学习物理不仅需要较强的数学功底，更需要良好的物理直接，所以对一个物理概念公式或者现象的直观理解显得尤为重要。

五、作业

思考：有一个圆柱体绕中心轴线匀速旋转，然后有一个物体沿母线方向在圆柱的外壁上相对圆柱做匀速直线运动，那么这个物体会受科里奥利力作用吗？

六、课后记：