【教案】向心力+教学设计高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

人教版高中物理必修二第六章6.2向心力教学设计【教学设计思路】学情分析：在学习本节知识之前，学生已经学习了磁与电和电磁感应现象的知识，对磁体间的相互作用规律、电流周围存在着磁场、电与磁之间存在着一定的联系以及发电机的原理等知识，已经初步掌握。教材分析：《向心力》为人教版高中物理必修二第六章《圆周运动》第二节的教学内容。主要研究匀速圆周运动所需向心力的方向、大小、来源。新教材相比于旧教材在教学顺序和实验方法两个方向发生了改变，旧版教材先学习向心加速度再学习向心力，而新教材先学习向心力，实验也由原来的“利用圆锥摆粗略验证向心力表达式”变为了利用向心力演示器“探究向心力大小的表达式”。教学过程：教学目标物理观念1、理解向心力的概念，知道向心力大小与哪些因素有关。2、学会判断向心力的来源3、学会用图像、关系式等多种方式认识和表达物体做圆周运动的规律，发展学生的运动与相互作用的物理观念。科学思维知道通电线圈在磁场中转动的道理。科学探究通过实验“感受向心力”、“探究向心力大小的表达式”，使学生在提出问题、实验方案设计、器材选取、数据处理、发现物理规律、得出结论、分析改进等方面得到锻炼。科学态度与责任通过圆周运动的实验，使学生养成良好的思维表达习惯和科学的价值观，体会实验的意义，激发学习物理的兴趣。教学重点、难点重点：理解向心力的概念，明确向心力的来源及向心力实验探究。难点：分析向心力的来源，向心力实验探究及公式确定。教学资源向心力演示仪、自制简易向心力探究仪器、ppt演示文稿。教学方法设计实验探究法、启发式教学、情景探究教学教学过程【巩固】1.什么是圆周运动，什么是匀速圆周运动？2.什么是线速度、角速度和周期?3.线速度、角速度和周期之间的关系【创设情境导入新课】一、视频引入：展示链球比赛视频；引导学生思考甩动链球做圆周运动需要力吗？【搭建平台新课教学】一、圆周运动实例分析：1、那么你认为链球做圆周运动的力指向何方？2、观察链球的运动，当运动员松开手后链球还能继续做圆周运动吗？3、小球受哪些力，有什么特点？分析得到：圆周运动合外力指向圆心。结合曲线运动基础知识再次论证：当速度与合外力不共线，物体做曲线运动，当速度与合外力夹角为锐角，物体速率变大，当速度与合外力夹角为钝角，速率变小，直角时速率不变。由于做匀速圆周运动的物体速率不变，故合外力应始终与速度垂直，而圆周运动速度沿切线方向，故合外力始终垂直于切线，故始终指向圆心。二、向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的指向圆心的力2.方向：向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力．3.效果力：向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力．4、大小：进行探究①预实验：感受向心力、定性探究影响向心力大小的因素利用签字笔壳、细线和钥匙及钥匙扣组成简易装置；笔盖一端甩动做圆周运动，另一端悬挂重物，不同质量的重物需要对应的速度才能使笔盖稳定的转动。分别在控制其他物理量不变的情况下：加快转速、增加半径、增加笔帽；实验结论：其他条件不变的情况下：转速越大，向心力越大；半径越大，向心力越大；质量越大，向心力越大。②利用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素实验器材：实验步骤：①保持ω和r相同，研究小球做圆周运动所需向心力Fn与质量m之间的关系(钢球—铝球)，记录实验教据。②保持m和r相同，研究小球做圆周运动所需向心力Fn与角速度ω之间的关系(不同)，记录实验数据。③保持ω和m相同，研究小球做圆周运动所需向心力Fn与半径r之间的关系(r不同)，记录实验数据。实验结果：做匀速圆周运动所需向心力Fn的大小，在质量和角速度一定时，与半径成正比；在质量和半径一定时，与角速度的平方成正比；在半径和角速度一定时，与质量成正比。【总结】精确的实验表明，向心力的大小可表示为3.向心力的来源实例向心力示意图用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动线的拉力提供向心力，F向＝FT地球绕太阳运行、人造卫星绕地球运行万有引力提供向心力，F向＝F万物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源?物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。F向=FN向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。受力分析时绝对不能出现向心力。三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点1、变速圆周运动的受力特点（1）当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。（2）可以把F合分解为与圆周相切的Ft和指向圆心的Fn，Ft使小物体的速度越来越大，Fn提供小物体做圆周运动所需要的向心力。[结论]：变速圆周运动所受的合力F合部分提供向心力2、一般曲线运动的受力特点（1）定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动（2）一般的曲线运动，各个位置的弯曲程度不同，但是可以把曲线分割成很多很短的小段，每一段都可以看做圆周的一部分（具有不同的曲率半径），就可以采用圆周运动的分析方法来处理。【巩固提升知识运用】1、用细线拴住一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）A.在线速度一定情况下，线越长越易断B.在线速度一定情况下，线越短越易断C.在角速度一定情况下，线越长越易断D.在角速度一定情况下，线越短越易断答案：BC2、关于向心力，以下说法正确的是（）A、向心力就是除物体所受重力、弹力、摩擦力以外的一种新力B、向心力就是做匀速圆周运动物体所受的合力C、向心力是匀速圆周运动物体线速度变化的原因D、物体不受向心力的作用，物体也能做匀速圆周运动答案：BC3、关于向心力说法中正确的是（）A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；B、向心力不改变速度的大小；C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力;答案：B4、质量为m的小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。小球受力：由向心力公式：5、如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）解析：小橡皮恰不下落时，有：Ff=mg其中：Ff=μFN而由向心力公式：FN=mω2r解以上各式得：【课堂小结知识更新】1.向心力方向：总是指向圆心——方向不断变化，是变力！2.向心力效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。3.向心力大小：4.向心力来源：效果力，由性质力（重力、弹力或摩擦力等）提供（1）向心力为物体所受的过圆心方向的合力（2）匀速圆周运动：物体所受的合外力全部指向圆心（3）变速圆周运动：物体所受的合外力不是指向圆心（合力与速度夹角为锐角加速，钝角减速）板书设计6.2向心力一、一个平面运动的实例三、向心力的大小二、向心力1、感受向心力1、定义2、探究向心力大小的表达式2、方向特点3、效果四、变速圆周运动和一般曲线4、来源分析运动的受力特点教后反思本节课对学生的思维要求和动手操作要求较高，对于物体匀速圆周运动过程也需要一定的空间想象能力和理解能力，学生学习时，有一