向心力和向心加速度教案

向心力和向心加速度教材分析《向心力与向心加速度》是司南版高中物理必修2第五章的内容.标准要求“知道向心加速度，能用牛顿其次定律分析匀速圆周运动的向心力与向心加速度的关系“。该标准要求学生生疏什么是向心力,知道向心力与向心加速度的关系，在此根底上，能分析一些做匀速好这局部学问，可以为学习本章后面应用局部打下根底,也为将来进一步探究万有引力定律和有关圆周运动相关学问作好必要的学问和力量预备。内容与地位《一般高中物理课程标准》共同必修模块“物理２”的内容标准中,涉及本节的内容有力和向心加速度的关系,能分析一些做匀速圆周运动的物体所受的向心力。本节内容是继平抛运动后，又一个变速运动的典型实例，是学生普遍感到难学，但又格外重要的局部。在学习该内容前,学生对变速运动概念已有较为全面的理解,知道什么是量法进展试验探究的经受。教学中可以尝试应用提出一些问题——设计试验——进展试验——分析试验--得出结论的科学探究教与学的方式,激发学习兴趣，培育学生觉察问题,提出问题，分析问题和解决问题的力量,学习科学的思维方法，提升自主学习的力量。学情分析因此，可以利用高中学生学习的自主性、抽象思维力量都比较强的特点,设置适当的问题情境激发学生的思考、争论,学生需应用已有学问，乐观思维，通过对问题的主动探究、获得概念、得出规律，以到达对学问深入理解和提高力量的目的。教学设计理念向心力与向心加速度对学生来说虽然是的概念,且概念本身较难，但学生已具备必要力分析，并且屡次经受了应用掌握变量法进展试验探究。因此，教师可以依据思维的规律，通过不同类型的试验,设置循序渐进的问题情境，组织学生对一个个问题进展充分的分析、争论问题、解决问题的过程。从而培育学生自主学习力量、试验力量和沟通、争论的习惯。一、教学目标［学问与技能]12、理解向心加速度和向心力公式的含义。作用及来源。［过程与方法]12题。3、尝试经过思考发表自己的见解,尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的实际问题。4、通过试验,让学生体会从特别到一般、具体到抽象、层层递进的科学思维方法，培育学生分析、推理和归纳力量。［情感态度与价值观］12、乐于探究日常生活中的圆周运动所隐蔽的物理规律,有将物理学问应用于生产和生活的意识.在学习的过程中体验解决问题成功的喜悦,养成擅长沟通合作的良好的习惯，懂得应用掌握变量法解决问题。二、教学重难点重点:了解向心力的来源，建立向心力的概念。难点:理解向心力的概念和探究向心力大小的试验设计。三、教学方法问题争论法和试验探究的方法讲授法归纳法［教学用具：投影仪、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、铝球、细绳、印泥、白纸四、媒体和教具多媒体课件、威士忌酒杯、乒乓球、自制环形挡板试验仪、自制水平转盘试验仪、自制向心力笔、向心力演示器。五、教学过程设置情景杯子在竖直面内运动到最高点时，杯口已经朝下，水也不会从杯里洒出来?复习提问⑴物体分别做直线运动、曲线运动时，所受的合外力F合与速度ν0存在什么关系?不在同一条直线上时，物体将做曲线运动。前面我们学习了匀速圆周运动，匀速圆周运动的速度有什么特点呢？生：速度大小不变，方向不断变化,也就是说匀速圆周运动是变速曲线运动，它的速度方向不断发生转变。速度方向变了，就存在一个速度转变量，有速度转变量，就有一个加速度。由牛顿其次定律，有加速度就有力。那么做圆周运动的物体受力有何特点?加速度有如何呢？这节课我们先学习这些问题。二、向心力及其方向将图钉钉在光滑水平桌面上.先做匀速直线运动。伸直后，小球做匀速圆周运动.问题争论：1、绳绷紧前，小球为什么做匀速直线运动？2个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？分析：小球在桌面上做圆周运动时，受到三个外力的作用，即重力G、桌面支持力Ｎ和绳子的拉力Ｆ，合力就是绳子的拉力Ｆ。绳子的拉力的方向呢？明显，正是这个拉力使小球做圆周运动.方向不断变化，不转变速度的大小，只转变速度的方向。学玩耍有效激发学生的学习兴趣和探究欲望，也为下面的教学供给实例.引入起到了吸引学生学习的目的，又照应之后教学,为向心力概念建立和向心力来源创设情境.】那是不是只有弹力能使物体做圆周运动呢？我们再来看一个试验转盘，毛巾上放一个木块,现在我让木块随着转盘近似做匀速圆周运动。请大家对木块受力分析。木块受到哪些力呢？方向呢?对了，静摩擦力的方向沿着半径指向圆心.我们学过静摩擦力的方向与运动趋势相反,又从上面的试验得到启发,做圆周运动的物体有远离圆心的运动趋势，所以静摩擦力的方向与这个运动趋势相反，总是沿着半径指向圆心。正是这个静摩擦力使木块做圆周运动。或：盘近似做匀速圆周运动，我们以人为争论对象，请大家对人进展受力分析。人受到哪些力呢？很好,木块受到重力、支持力和摩擦力.那这个摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力呢？对了，是静摩擦力.其中重力和支持力是一对平衡力，作用效果相互抵消。那静摩擦力方向呢？对了，静摩擦力的方向沿着半径指向圆心.我们学过静摩擦力的方向与运动趋势相反,又从上面的试验得到启发，做圆周运动的物体有远离圆心的运动趋势，所以静摩擦力的方向与这个运动趋势相反，总是沿着半径指向圆心。正是这个静摩擦力使木块做圆周运动。我们再来看图４－１６，链球运发动用力轮着链球做圆周运动,金属链与水平面并不平行,对链球进展受力分析，它受到哪些力呢？做圆周运动呢？很好,是重力与拉力的合力，还有没别的说法?我们将拉力和重力沿水平方向和竖直方向进展分解，怎么样？哎，对了，也可以说是拉力的水平分力，方向总是沿半径指向圆心，正是这个力使乒乓球做圆周运动.现在同学们争论一下,前面三个例子中小球、人、链球，他们有什么共同点呢?1。都做圆周运动.2。都受到指向圆心的力的作用。做向心力。做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力的作用，这个力叫向心力。板书：1、定义:做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力定义中提到了向心力的方向，大家能把它找出来吗？对了，向心力的方向始终指向圆心板书：2、方向：始终指向圆心那向心力是由什么力供给的呢？第一个例子中是弹力，其次个例子中是静摩擦力，第三个例子中是重力和支持力的合那么向心力有什么作用效果呢?度方向始终垂直，所以向心力只转变速度方向,不转变速度大小。向心力不做功。板书：3、作用效果：只转变速度方向,不转变速度大小，不做功果来命名的，不是一种的特别性质的力。举个例子：刚刚做圆周运动的木块受到重力、支持力、静摩擦力和一个向心力，这种说法对吗？很好,不对，由于向心力不是一种的特别性质的力,就是静摩擦力供给向心力了。前面我们学习过了，做圆周运动的物体的线速度的方向沿着切线方向，而向心力总是〔线速度大小时刻转变，向心力并非是物体受到的合外力，我们以后会连续学到这种状况。你的向心里是从哪里来的？上述三个典型实例，符合学生的学习心理特点，既能启发学生思维，又能培育和提高学生分析问题和解决问题的力量。通过分析三个问题情境,学生很直观地总结出向心力的定心力，不是会产生向心力。速度总是沿着切线方向，而向心力是指向圆心，它们总是垂直,是由弹力、静摩擦力、重力和支持力的合力，甚至是某个力的分力来供给,不要把向心力当作一个特别性质的力.过程分析突出了学生的主体地位，切实发挥了学生在课堂教学中应有的作用。学生不是被动的承受学问，而是参与学问的获得过程，表达了“自主学习”的课程教学理念。三、科学探究：向心力的大小〔1)提出问题：向心力的大小可能与哪些因素有关？〔2〕科学猜测验手的拉力对小球运动的影响。说明：试验过程中留意引导学生体验绳的长短、球的大小、转速的快慢对手拉力的大小的影响.做圆周运动,学生感受向心力的大小.先体验得出定性的生疏，即得出向心力的大小可能质量、半径、角速度、线速度、周期、转速等因素有关。教师引导分析，线速度、周期、角速度以及转速又有关系,都是描述圆周运动转动快慢的物理量，从而归结为：向心力的大小可能与质量、半径、角速度有关.影响向心力大小的可能因素比较多，应承受掌握变量法进展争论。(3〕介绍向心力演示器构造和使用方法速度、半径的定量关系.大家看，这是向心力演示器：匀速转动手柄,可以使塔伦、长槽和短槽匀速转动,槽内的小球也就随之做匀速圆周运动，这时小球向外挤压挡板，挡板对小球的反作用力供给了小球做匀速圆周运动的向心力簧测力套筒里的弹簧，弹簧的压缩量可以从标尺上读出，该读书显示了向心力大小。〔4〕试验探究的钢球和铝球转变质量.将球放置在长槽和短槽的不同位置，转变半径。通过调整塔伦上的皮带连接两个塔轮,就可以转变角速度。引导学生争论试验方法-—掌握变量法,从而设计试验2。2探究探究FFF向与m的关系向与r的关系向与ω的关系掌握转变m不同r不同结论F∝m向F∝r向F∝向2〔3〕学生分组进展试验a：质量不同的钢球和铝球，当它们运动的半径r和角速度ω一样时，比较向心力的大小b：两个质量一样的小球，保持运动半径一样，观看向心力与角速度之间的关系c：两个质量一样的小球，保持小球运动的角速度一样，观看向心力的大小与运动半径之间的关系.试验表格1二球一样的物理量r、ω不同的物理量m观看结果mF越大向2m、ωrrF越大向3m、rωω越大，F越大向试验结论:F随r、w、m向〔4〕mrω都有关系,且给出公式：F＝mrω2向(5〕试验结论F m学生通过分组试验，能觉察向Fmr2。

F r F，向 ，向

2

。最终教师总结全班试验结科学家们用更准确的试验也得到一样的结果。准确的争论说明：Fkmr2当公式中个物理量的单位都用国际单位制的单位时，k=1Fmr2。从而可以推得向心力的表达式

Fmr2

v2mr出教材的重点，突破教材的难点四、理论推导：向心加速度的作用，那么它必定存在一个由向心力产生的加速度，这个加速度就叫做向心加速度。板书：三、向心加速度那么，向心加速度的定义是什么呢?物理学中把做圆周运动物体的沿半径指向圆心的加速度，叫做向心加速度。板书：1、定义：做圆周运动物体的沿半径指向圆心的加速度我们知道，加速度是矢量，既有大小，又有方向。我们先来争论向心加速度的方向。向心加速度的方向是怎样的呢?对了，向心加速度的方向要和向心力的方向全都，始终指向圆心。板书:2、方向：始终指向圆心导出向心加速度的公式。我们请这位同学来答复一下。答复得格外好,请坐。Fma，可以得到a

Fm；联系向心力公式v2 v2Fmrw2Fmr

arw2或arv2板书:3arw2或ar度变化快慢的物理量，速度是矢量，既有大小又有方向，速度的变化既包括大小的变化,也包括方向的变化。但是我们前面学过,向心力的作用效果只转变物体速度的方向，不转变速度的大小。可见，向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量.这就是向心加速度的物理意义。板书：4、物理意义:描述线速度方向变化快慢的物理量。我们知道,对于某一确定的匀速圆周运动，向心力和向心加速度的大小恒定不变，那方向呢？方向也是不变的吗？对了，向心力和向心加速度的方向时刻在转变。可见,匀速圆周运动是加速度不断转变的变加速曲线运动。大小也会发生变化。利用公式求解某时刻向心力和向心加速度的大小时,速度必需用瞬时速度。74课堂总结：最终，我们来总结一下本节课的学问。大家说说,你们都学到了什么?作业布置：教案版：一、 课引入演示试验：在光滑的水平桌面上，用一根细绳，一端系一小球，另一端固定在一枚图钉上。将图钉钉在光滑水平桌面上。〔1〕 速直线运动。(2〕 小球做匀速圆周运动.问题争论：1、绳绷紧前,小球为什么做匀速直线运动？2力的方向有什么特点？这个力起什么作用？分析：小球在桌面上做圆周运动时，受到三个外力的作用,即重力G、桌面支持力Ｎ和绳子的拉力Ｆ,合力就是绳子的拉力Ｆ.绳子的拉力的方向呢？很好.小球受到的拉力方向虽然时刻在转变,但它始终沿着绳子的方向，沿着半径指向圆心。拉力是球拉绳子使绳子发生形变产生的，说明做圆周运动的小球有远离圆心的运动趋势。明显，正是这个拉力使小球做圆周运动。方向不断变化，不转变速度的大小,只转变速度的方向.【实例2：木块在蒙有毛巾的转盘上随着转盘近似做匀速圆周运动，要求学生对其进展受力分析。学生分析木块受到的重力和支持力的作用。教师归纳:这两个力相互抵消，合力为零，静摩擦力方向呢？启发学生：1、依据已学学问：静摩擦力与运动趋势相反；2、上面试验启发：做圆周运动的物体有远离圆心的运动趋势。教师归纳:静摩擦力的方向是指向圆心，正是这个静摩擦力使木块近似做匀速圆周运动。不平行，对链球进展受力分析，它受到哪些力呢？启发学生：链球受到重力，金属链对它的弹力，我们可以画出它的受力示意图。那是什么力使链球做圆周运动呢？教师归纳:是重力与拉力的合力，或是拉力的水平分力，方向总是沿半径指向圆