科里奥利力教案
六年级科学上册教案-《我们的地球模型》教案教科版2017
（一）导入新课（用时5分钟）
同学们，今天我们将要学习的是《我们的地球模型》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否注意过地球的自转和公转给我们带来的变化？”比如，白天和黑夜的交替，四季的变化。这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索地球模型的奥秘。
-对于地球运动产生的地理现象，可以通过实际案例（如极昼极夜现象、太阳直射点的移动等）来帮助学生理解。
-在教授地理位置时，可以通过互动游戏或实际操作，让学生在课堂上练习使用经纬网定位，以加深理解。
-在地形地貌的教学中，可以通过图片、视频和实地考察等方式，让学生观察不同地形地貌的实例，帮助他们理解地貌的形成过程。
五、教学反思
在今天的教学中，我发现学生们对地球的结构和运动表现出浓厚的兴趣。通过提问和互动，他们积极参与，课堂氛围活跃。尤其是导入新课时的日常生活例子，让学生们意识到地球运动对我们生活的影响，从而激发了他们的学习兴趣。
在讲授新课内容时，我尽量用简练明了的语言解释地球的结构、运动和地理位置等概念，并通过案例分析、实验操作等方式，让学生们直观地理解这些知识点。同时，针对教学难点，我反复强调并举例说明，帮助学生突破理解障碍。
3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。
（四）学生小组讨论（用时10分钟）
1.讨论主题：学生将围绕“地球运动在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。
2.引导与启发：在讨论过程中，我将作为一个引导者，帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
三、教学难点与重点
科里奥利力
应用
气体质量流量计
•
质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动
中的测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量
管的转动或振动会产生一个角速度，由于转动或振动是受
到外加电磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道
中受到的科里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量
和运动速度即流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而
通过测量流体在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其
质量流量。 应用相同原理的还有粉体定量给料秤，
在这里可以将粉体近似地看作流体处理。
应用
• 2 陀螺仪 • 旋转中的陀螺仪会对各种形式的直线
运动产生反映，通过记录陀螺仪部件受到 的科里奥利力可以进行运动的测量与控制 。 • 陀螺仪实验
fcor 2mω v
F ma
fcor称为科里奥利力
2mω v mω (ω r)
式中F为科里奥利力；m为质点的质量；v'为相对于转 动参考系质点的运动速度（矢量）；ω为旋转体系的角速度 （矢量）；×表示两个向量的外积符号（ v'×ω ：大小等于 v*ω,方向满足右手螺旋定则）。
意义
1.在地球科学领域 由于自转的存在，地球并非一个惯性系，而是一个转动参照系，因
旋转体系中质点的直线运动科里奥利力 是以牛顿力学为基础的。1835年，法国气象 学家科里奥利提出，为了描述旋转体系的运 动，需要在运动方程中引入一个假想的力， 这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后， 人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简 单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化 了旋系的处理方式。由于人类生活的地球本 身就是一个巨大的旋转体系，因而科里奥利
性系中引入牛顿定律。
推导
相对于k’系做匀速运 动的点具有科里奥
科里奥利力
匀速转动系统中科里奥利力的推导建立如上图所示的转动系统。
记静止坐标系为参照系S ，转动坐标系xoy 为转动参照系S ’。
两个参照系有共同的轴ok ，且xoy 坐标系作匀速圆周运动，角速度为。
假设有一个点P （质量为m ）在运动，其相对o 的位移为ˆˆr xi yj =+ 。
这里需要注意，xoy 坐标系是转动的，也就是说ˆi 和ˆj 是岁时间改变的：ˆˆˆdi i j dt ω== ，ˆˆˆdj j i dt ω==- 。
现在，我们就可以通过对r求两次导来求得质点P 的加速度了： ˆˆ()ˆˆˆˆdr d xi yj v xi yj x j y i dt dt ωω+===++- 222ˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆ()()2()dv a xi x j yj y i x j x i y i y j dtxi yj yj xi xj yi ωωωωωωωω==++-+---=+-++-上式中分三项，（1）x 和y 是P 相对转动参照系S ’的轴向加速度，合计为ˆˆa xi yj '=+ ，称为相对加速度；（2）2ˆˆ()yj xi ω-+=2r ω-⨯ ，沿径矢r 指向o ，是由于xoy 系绕轴转动以角速度ω转动引起的，称为向心加速度；（3）ˆˆ2()xj yi ω- =2v ω'-⨯ ，由xoy 系统转动的角速度ω （=ˆk ω）和P 在xoy 中运动的速度v ' （=ˆˆxi yj + ）共同决定，方向垂直于ω 和v ' 所决定的平面，2v ω'-⨯ 称为科里奥利加速度，相应的有科里奥利力为2mv ω'⨯ 。
注：如果xoy坐标系是作变加速圆周运动，则在计算结果中会出现包含ddtωω=的项，这一下称为切向加速度（这里不做详细推导）。
教科版《风的成因》公开课优秀精品教案1
教科版《风的成因》公开课优秀精品教案 1一、教学内容本节课选自教科版《自然与环境》教材第四章第一节《大气与气候》，详细内容围绕风的成因展开，涉及大气压力、地球自转和公转对风的影响，以及全球气压带和风带的分布。
二、教学目标1. 让学生了解大气压力、地球自转和公转对风的影响，理解风的成因。
2. 培养学生运用地理知识解释生活现象的能力，激发学生对自然科学的兴趣。
3. 培养学生的空间想象能力和团队合作精神。
三、教学难点与重点教学难点：大气压力、地球自转和公转对风的影响，全球气压带和风带的分布。
教学重点：风的成因，气压带和风带的分布规律。
四、教具与学具准备教具：地球仪、气压计、风向标、多媒体课件。
学具：学生分组准备白纸、彩笔、剪刀、胶带等。
五、教学过程1. 导入：通过展示生活中常见的风现象，如风筝、帆船等，引导学生思考风的成因。
2. 新课导入：讲解大气压力、地球自转和公转对风的影响，配合地球仪和气压计进行演示。
3. 例题讲解：分析全球气压带和风带的分布，讲解气压带和风带的形成原因。
4. 随堂练习：学生分组讨论，根据所学知识分析不同地区的风向和风速。
5. 实践活动：学生分组制作简易气压计和风向标，观察并记录实验结果。
7. 课堂反馈：学生分享学习心得，教师进行点评和指导。
六、板书设计1. 风的成因：大气压力、地球自转、公转2. 气压带和风带分布：赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带、极地高压带七、作业设计1. 作业题目：分析我国不同地区的风向和风速，说明其成因。
答案：我国东部沿海地区受太平洋副热带高压的影响，夏季多东南风，冬季多西北风；西部地区受青藏高原的影响，形成高原季风，夏季多西南风，冬季多东北风。
2. 作业题目：解释为什么高海拔地区风速较大？答案：高海拔地区空气稀薄，气压较低，风力较大。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解风的成因，使学生了解了大气压力、地球自转和公转对风的影响，培养了学生的空间想象能力和团队合作精神。
转盘科里奥利力实验报告
一、实验目的1. 理解科里奥利力的概念和作用。
2. 通过实验观察科里奥利力对物体运动的影响。
3. 深入理解非惯性系中物体运动的规律。
二、实验原理科里奥利力是一种惯性力，它是由于物体在非惯性系中运动时，相对于参考系产生的虚拟力。
当物体在旋转参考系中运动时，科里奥利力会使物体的运动轨迹发生偏转。
科里奥利力的表达式为：\[ F = 2m(v \times \omega) \]，其中 \( F \) 为科里奥利力，\( m \) 为物体质量，\( v \) 为物体相对旋转参考系的线速度，\( \omega \) 为旋转参考系的角速度。
三、实验仪器与材料1. 转盘：用于提供旋转参考系。
2. 飞轮：作为实验对象，观察其运动轨迹。
3. 传感器：用于测量飞轮的角速度和线速度。
4. 计算机及数据采集软件：用于处理和分析实验数据。
四、实验步骤1. 将飞轮放置在转盘中心，确保飞轮与转盘中心对齐。
2. 启动转盘，使其以一定的角速度旋转。
3. 使用传感器测量飞轮的角速度和线速度。
4. 观察并记录飞轮的运动轨迹。
5. 关闭转盘，重复实验，观察飞轮在无旋转参考系中的运动轨迹。
五、实验现象1. 在旋转参考系中，飞轮的运动轨迹发生偏转，形成螺旋状。
2. 随着转盘角速度的增加，飞轮的螺旋轨迹半径增大。
3. 在无旋转参考系中，飞轮的运动轨迹为直线。
六、实验数据分析1. 通过实验数据，计算飞轮在旋转参考系中的线速度和角速度。
2. 根据科里奥利力公式，计算科里奥利力的大小。
3. 分析科里奥利力对飞轮运动轨迹的影响。
七、实验结论1. 科里奥利力是一种虚拟力，在旋转参考系中，它会对物体的运动轨迹产生显著影响。
2. 随着旋转参考系角速度的增加，科里奥利力的大小增大，导致物体运动轨迹的偏转程度增加。
3. 在无旋转参考系中，物体运动不受科里奥利力的影响，运动轨迹为直线。
八、实验讨论1. 实验过程中，传感器测量数据可能存在误差，导致实验结果存在一定偏差。
科里奥利力演示
2）与转动参考系的角速度的一次方成正比，而离 心力与角速度的二次方成正比，故当参考系的转 动角速度较小，科里奥利力比离心力更重要；
3）力的方向总是与相对速度垂直，故不会改变相 对速度的大小。
科里奥利力演示
关于科里奥利力的生活现象
1）贝尔定律：北半球河流的右岸比较陡峭，南半 球则左岸比较陡峭。这是人们从实际观察中总结 出来的。
关于科里奥利力的生活现象
4）落体偏东【图示，指明赤道处效应最大】
物体从高处自由下落，所受的科里奥利力的方向不论 是南北半球均是向东，因此使得落点偏东。
A物体并不 是垂直下落 到地面B点 的，而是稍 微偏向东方 的C点。
科里奥利力演示
科里奥利力的应用 1.陀螺仪
旋转中的陀螺仪会对各种形式的直线运动产生 反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以 进行运动的测量与控制。
科里奥利力演示
科里奥利力演示
科里奥利力的应用
4.傅科摆（实验演示）
原理：摆动可以看做是一种往复的直线运动， 在地球上的摆动会受到地球自传的影响。只要摆 面方向与地球自传的角速度方向存在一定的夹角， 摆面就会受到科里奥利力的影响，而产生一个与 地球自转方向相反的扭矩，从而使得摆面发生转 动。
科里奥利力演示
科 里 奥 利 力 演 示 仪
科里奥利力演示
在匀角速度转动参照系中的运动物体，除附加惯性离 心力作用外，所附加的另外一种惯性力。
科氏力的大小取决转动角速度ω和物
体的径向速度v 。
fc 2mv
fc存在条件：运动速度v和转动角速度ω必须同
时存在。
v与ω垂直fc最大；两者平行fc=0。
科里奥利力原理
流量
科里奥利加速度的大小为： ak = 2ωvr sin θ
方向：
垂直于角速度 ω 和相对加速度 vr 所决定的平面，它的
指向按右手定则决定。如图。
产生科里奥利加速度的 力称为科里奥利力
F = ma a0 = ar + ae + ak ∴mar = F − mae − mak = F + Qe + Qk
动点相对于静坐标系运动的加速度称为动点
的绝对加速度，以 aα 表示。
动点相对于动坐标系运动的加速度称为动点
的相对加速度，以 ar 表示。 动点的牵连加速度是指某瞬时动坐标系上
与动点相重合之点（牵连点）相对于静坐标系
运动的加速度，以 ae
表示。
重庆大学自动化学院 检测技术与仪表 V 2014.07 第168/220页
重庆大学自动化学院 检测技术与仪表 V 2014.07 第164/220页
流量
• 绝对速度、相对速度和牵连速度 动点相对于静坐标系运动的速度称为动点的绝对
速度，以 vα 表示； 动点相对于动坐标系运动的速度为动点的相对速
度，以 vr 表示。动坐标系是一个包含与之固连的刚体 在内的运动空间，除动坐标系作平移外，动坐标系上 各点的运动是不相同的。
流量
aα
= dvα dt
= dω × r + ω × dr + dvr
dt
dt dt
ω×
dr dt
= ω × d~r
dt
+ ω × r
= ω × vr
+ ω × (ω × r)
dvr dt
=
dv~r dt
+ ω × vr
（1） （2） （3）
关于科氏力_PPT课件
R O
N
M
由N引起的东西方向的科氏 惯性力为
Fic 2mvN
Z =2mvcos =2mv (when 0)
由Z引起的水平面上的科氏 惯性力为
Fic 2mvZ
=2mvsin 0 (when 0)
地球上科氏力的方向
• 在北半球，沿着运动方向看，科氏力总是 垂直于运动方向向右。
• 在南半球，沿着运动方向看，科氏力总是 垂直于运动方向向左。
惯性力举例
• 超重与失物体，物体相对于圆盘 静止。从静止坐标系看（向心力）
Fq
v2 m
R
m2R
• 从转动坐标系看
Fr 0
• 惯性力 F I F rF qm 2R
• 该惯性力称为惯性离心力
o F向
F惯
角速度为
第二类惯性力—科氏力
s
v0t
1 2
• 对于双轨铁路，由于列车总是单方向行驶， 在北半球右侧铁轨磨损较为严重；在南半 球左侧铁轨磨损较为严重。
科氏力引起的大气效应
• 地转风（流）
低气压 V 风速方向
低气压
压强梯度力
V
科氏力
高气压
等压线
高气压
• 在科氏力作用下，气流沿等压线流动。
气旋与反气旋
• 在北半球，气流沿逆时针旋转叫气旋，顺时 针旋转叫反气旋
• 副热带高压控制的天气主要是高温 干燥。
• 在地面上，空气由此处向南流动， 去补充赤道带上升的空气，受科氏 力影响，逐渐右偏，形成稳定的东 北风。古代商船都是帆船，它们就 是靠着这种方向常年不变的风航行 于海上，故名贸易风(Trad wind )。 现在我国称为信风，也是指它的方 向不变，很守信用。同理，在赤道 到南纬附近形成东南信风。
惯性系、非惯性系、科里奥利力教学设计
《惯性系、非惯性系、科里奥利力》教学设计彭桂鑫董世杰2019-3-19一、教学内容分析 (2)1.教材的地位和作用 (2)2.对教材的处理 (2)二、学情分析 (2)1.心理特点 (2)2.知识基础 (3)3.认知困难 (3)三、教学目标 (3)1.知识与技能 (3)2.过程与方法 (3)3.情感态度与价值观 (3)四、教学重点 (4)五、教学难点 (4)六、教学方法 (4)1.演示法 (4)2.讲授法 (4)3.讨论法 (4)七、教学用具 (4)八、教学流程图 (5)九、教学反思 (11)1.彭桂鑫反思 (11)2.董世杰反思 (11)十、学生提问与解答 (12)《惯性系、非惯性系、科里奥利力》教学设计课题：惯性系、非惯性系、科里奥利力教学时间：120分钟教学对象：研究生一年级一、教学内容分析1.教材的地位和作用惯性系是牛顿定律能够适用的参考系，学生在学习牛顿定律之后，学会区分惯性系和非惯性系，为学生以后分析各种运动状态选取不同参考系提供知识基础，也是为学生以后分析各种复杂物理过程懂得运用非惯性系解决物理问题做铺垫，具有承上启下的过度作用，并且惯性力的引入也折射出一种思想，当我们运用原先知识体系解决不了问题的时候，引入一个新的物理量使得内容自洽，另外科里奥利力产生的现象比如河岸冲刷、落体偏东等也是生活地理中常见的，理论联系实际，突出对自然现象本质的探讨，对学生思维进一步提升具有重大影响。
2.对教材的处理从对牛一静止和匀速直线运动引入惯性系，分析不同版本教材对惯性系的定义，介绍地球、太阳等实用惯性系选取的原因，然后通过伽利略变换对不同运动状态的分析引出非惯性系，为了解释现象进而引入惯性力，最后利用实验以及活动环节分析匀速平动惯性力、匀速离心惯性力以及科里奥利力的原理公式及其在生活中的应用，从现象到本质，增加感性认识环节。
二、学情分析1.心理特点研究生期间的学生已经具有抽象逻辑思维以及批判性思维，不仅仅把兴趣点放在结果上，不满足于背公式等机械过程，对知识的形成过程，公式的推导过程，以及知识的应用过程很感兴趣，有希望剖析生活自然现象如何用物理知识解释问题的愿望，进而提升自己物理观念、物理思维的想法。
科里奥利力ppt
法国气象学家 科里奥利
（1792---1843）
科里奥利力探讨小组
2011.7.13
探讨意义
理论意义：加强我们对惯性力的理解。 理论意义：加强我们对惯性力的理解。 现实意义：很多自然现象与科里奥利力有关，所以 现实意义：很多自然现象与科里奥利力有关， 它对解释自然现象， 它对解释自然现象，特别是防范自然灾害具有一定的指 导意义。 导意义。 总的来说，科里奥利力存在于我们的生活当中，只 总的来说，科里奥利力存在于我们的生活当中， 是它的大小一般较小，所以容易被我们忽视， 是它的大小一般较小，所以容易被我们忽视，但是微小 的东西产生的效应， 的东西产生的效应，在大尺度和长时间的积累过程中会 变得明显，所以，应该引起我们足够的重视。 变得明显，所以，应该引起我们足够的重视。
r r r F = 2M v × ω
【定义式】
科里奥利力的性质
r r r F科 = 2mv × ω
•科里奥利力是一个惯性力，没有反作用力。 •科里奥利力的方向总是与非惯性系的角速度以及 物体相对于非惯性系的速度垂直。
地球自转引起的科里奥利力 r • ω 由南极指向北极（15°/h） ° ）
•北半球科里奥利力的方向总指向物体 运动的右侧，南半球科里奥利力的方 向总是指向物体运动的左侧。 •沿经线运动角速度与速度的夹角就是 纬度，所以科里奥利力在量：2.0×106kg 速度： 速度：20m/s 列车所在地点的纬度：45° 列车所在地点的纬度：45° 科里奥利力
F科 = 2mvω sin θ = 422.3N
科里奥利力是列车自重的万分之二， 科里奥利力是列车自重的万分之二，仅为列车 所受阻力的百分之几。这样大小的力， 所受阻力的百分之几。这样大小的力，其作用效果 只能表现为右轨磨损较甚， 只能表现为右轨磨损较甚，而不会使复线上相向而 行的两列火车相撞。 行的两列火车相撞。
科里奥利力的物理理解、推导与加速度变换
科里奥利力的物理理解、推导与加速度变换一、科里奥利力的物理理解1. 科里奥利力是指在旋转参考系中，物体偏离直线运动轨迹时所受到的一种偏向力，它的存在是由于旋转参考系中存在向心加速度而产生的。
2. 当一个物体在旋转参考系中运动时，在物体看来会出现一种向外的偏离力，这种力就是科里奥利力。
科里奥利力的方向垂直于向心加速度的方向，并且与速度的方向垂直。
3. 科里奥利力的存在使得在旋转参考系中观察物体的运动会发生偏离，这是因为该力对物体的轨迹产生了影响，需要进行特殊的修正。
二、科里奥利力的推导1. 科里奥利力的推导可以从牛顿定律出发，考虑在旋转参考系中物体对于外界的受力情况，利用受力的平衡条件得到科里奥利力的表达式。
2. 在推导中需要注意将外力和惯性力分开考虑，将视角切换到旋转参考系中，详细分析物体在旋转参考系中的运动规律。
3. 通过分析旋转参考系中的加速度和速度，利用牛顿定律和向心加速度的关系，推导出科里奥利力的表达式。
三、加速度变换与科里奥利力1. 在惯性参考系中观察物体的运动时需要考虑科里奥利力的影响，由于被观察物体实际上是在旋转参考系中运动，因此需要将旋转参考系中的加速度进行转换。
2. 通过进行加速度的转换，可以得到物体在惯性参考系中的真实运动状态，同时可以将科里奥利力纳入到运动方程中，使得运动规律更加完备。
3. 加速度变换过程中需要考虑旋转参考系和惯性参考系之间的相对运动关系，将旋转参考系中的加速度转换为惯性参考系中的加速度，从而对物体的运动状态进行准确描述。
结论科里奥利力是旋转参考系中的一种特殊力，对于物体在旋转系统中的运动轨迹有重要影响。
通过物理理解、推导和加速度变换的方法，可以充分理解科里奥利力的本质和作用，从而更加准确地描述物体在旋转系统中的运动规律。
掌握科里奥利力的相关知识，对于深入理解力学和动力学有着重要的意义。
四、科里奥利力的应用1. 科里奥利力的存在对于一些日常生活中的现象和工程应用具有重要意义。
大学物理科里奥利力
m
mω 2 r
ω
1
2 . 科里奥利力
Coriolis force
相对转动参考系运动的物体， 相对转动参考系运动的物体， 运动的物体 除受到离心力外， 除受到离心力外， 科里奥利力。 还受到一个力 ，称科里奥利力。 表达式为： 表达式为：
r v r f c = 2 mυ ′ × ω
推导见后
2
讨论
科氏力： 科氏力：
3
r r ω r ωv rω υ fc r v r υ f v fc c υ
北半球的河流 水流的右侧被冲刷较重 落体向东偏斜 付科摆摆动平面偏转 证明地球的自转
柏而 定律 图示
北半球的科氏力
信风的形成
旋风的形成
4
赤道附近的信风 北半球东北， 南半球东南) (北半球东北， 南半球东南)
5
▲傅科摆 （傅科，1851，巴黎伟人祠，摆长 傅科， ，巴黎伟人祠，摆长67m， ， 摆锤28kg，摆平面转动） ，摆平面转动） 摆锤
v
S′ S
m ω=const.
r
7
光滑凹槽
υ′
O
·
●
v
S′ S 在惯性系（地面） ： 在惯性系（地面）S：
m ω=const.
r
(v ′ + rω ) F =m
r
2
v ′2 =m + 2 m v ′ω + mr ω 2 r
v ′2 ， 在非惯性系（圆盘） ： 在非惯性系（圆盘）S′： 向心加速度 a ′ = r F ≠ ma′ 8
在非惯性系中， 在非惯性系中，只要在受力分析时加上惯 性力后，就可形式上使用牛顿定律。 性力后，就可形式上使用牛顿定律。
11
科里奥利力的详细讲解1
一般地可以证明，当质量为m 一般地可以证明，当质量为m的质点相对 于转动参考系（角速度矢量为ω 于转动参考系（角速度矢量为ω）的速 度为V时，则在转动参考系内观察到的科 度为V 里奥利力为
Fc=-2m V × ω。
应用。 傅科摆是科里奥利力的一个重要应用。
傅科摆 （１）用科里奥利力解析傅科摆 下面用科里奥利力向大家详细介绍一下有关傅科摆的问题。 上面已经说明，在一般情况下，科里奥利力的公式为： fc=2mv×ω w : 转动系的角速度矢量，w的方向与转轴重合，指向按右手螺旋法则 规定。 傅科摆受科里奥利力解释对于北半球Ａ点的傅科摆来讲，当摆在一 Ａ点有任意速度Ｖ时，其速度均可分为三个分量，径向分量Ｖr ，角向 分量ＶΦ ，轴向分量V//。 对于Ｖr ：根据公式，可知其受到的科里奥利力为：fc r = 2mvr ×ω, 其大小为2mvrω , 方向为沿y 轴正方向． 对于ＶΦ ：则根据分式有，fΦ ＝２mvΦ×ω , 其大小为2mvΦω ,方向 为沿x轴的正方向． 对于V// ：因为V// 与ω的方向夹角为0，所以其不受科里奥利力的作用。 则小球受到的科里奥利力为： fc = fc r + fΦ (3)
的情形。
对于以圆盘为参考系的B，他只看到A以初速度向他 抛来一球，但球并未沿直线到达他，而是向球球运 动的前方的右侧偏去了，这一结果的分析发现，地 球在具有径向初速度V’的同时，还具有了垂直于这 一方向而向右的加速度a’，应用牛顿第二定律对于加 速度的解释，既然球出手后在水平方向上没有受到 “真实力”的作用，那么球一定受到了一个垂直于 速度V’而向右的惯性力Fc。这种在转动参考系中观 察到的运动物体（由于转动参考系中各点的线速度 不同而产生）的加速现象中科里奥利效应，产生此 效应的虚拟的惯性力叫科里奥利力。
科里奥利力演示仪
科里奥利力演示仪
实验目的：
演示科里奥利力的存在。
实验原理：
当小球在一作转动的圆盘上运动时，以盘为参照系，会受到惯性力。
其中一部分是与小球的相对速度有关的横向惯性力称为科里奥利力，其表达式为：
其中 为小球的质量， 为小球相对于转动系的速度， 为转盘旋转的角速度。
实验仪器：
实验操作：
1.当转盘静止，不转动，此时质量为 的小球沿轨道下滑，其轨迹沿圆盘的直径方向，不发生任何的偏离。
2.使转盘以角速度 转动，同时释放小球，沿轨道滚动，当小球落到圆盘时，小球将偏离直径方向运动。
3.如果从上向下看圆盘逆时针方向旋转，即 方向向上，当小球向下滚动到圆盘时，小球将偏离原来直径的方向，而向前进方向的右侧偏离，如图1所示。
如果圆盘转动方向相反，从上向下看，圆盘顺时针方向旋转，即 方向向下，当小球向下滚动到圆盘时，小球向前进方向的左侧偏离，如图2所示。
图
1 图2讨论与思考：
1.在北半球，若河水自南向北流，则东岸受到的冲刷严重，试由科里奥利力进行解释。
若河水在南半球自南向北流，哪边河岸冲刷较严重？
2.美国科学家谢皮诺曾注意到浴盆内的水泻出时产生的旋涡。
当底部中心有孔的大盆
中的水泻出时，可在空的上方看到逆时针方向的旋涡。
在澳大利亚作同样的实验，会看到什么现象？为什么？。
科里奥利力转盘实验报告
1. 了解科里奥利力的概念及其产生原因；2. 观察科里奥利力在旋转系统中的表现；3. 掌握科里奥利力在实验中的应用。
二、实验原理科里奥利力（Coriolis force）是一个在旋转参考系中出现的虚拟力，当物体在旋转参考系中运动时，由于旋转参考系的旋转，物体在运动过程中会感受到一个垂直于其速度和旋转轴的力。
科里奥利力的表达式为：\[ F_C = -2m(v \times \omega) \]其中，\( F_C \) 为科里奥利力，\( m \) 为物体质量，\( v \) 为物体在旋转参考系中的速度，\( \omega \) 为旋转参考系的角速度。
本实验通过观察转盘上塑料珠的运动，来验证科里奥利力的存在。
三、实验仪器1. 转盘：直径约30cm，中心有一个转轴；2. 塑料珠：约20颗，大小相同；3. 镜子：用于观察塑料珠的运动；4. 摄像机：用于记录实验过程。
四、实验步骤1. 将塑料珠均匀地分布在转盘上，确保转盘旋转时，塑料珠不会掉落；2. 将摄像机对准转盘，调整镜头，使摄像机能够清晰地捕捉到塑料珠的运动；3. 启动转盘，使转盘以一定的角速度旋转；4. 观察并记录塑料珠在转盘上的运动情况，特别注意塑料珠是否出现向心或离心运动；5. 改变转盘的角速度，重复步骤4，观察并记录塑料珠的运动情况；6. 分析实验数据，得出结论。
1. 当转盘以一定的角速度旋转时，塑料珠会沿着圆周运动，且在运动过程中，塑料珠会感受到一个向心力，使其保持在圆周上；2. 当改变转盘的角速度时，塑料珠的运动轨迹会发生改变，且在改变角速度的过程中，塑料珠会感受到一个与角速度方向垂直的力，即科里奥利力；3. 在实验过程中，观察到塑料珠的运动轨迹呈现出螺旋状，且螺旋方向与转盘的旋转方向有关。
六、实验结论1. 科里奥利力是一个在旋转参考系中出现的虚拟力，当物体在旋转参考系中运动时，会感受到一个垂直于其速度和旋转轴的力；2. 科里奥利力的大小与物体质量、速度和旋转参考系的角速度有关；3. 本实验通过观察转盘上塑料珠的运动，验证了科里奥利力的存在。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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：。