向心力和向心加速度的教学设计

1、向心力和向心加速度的教育设计向心力向心加速度的教育设计一、教育目标1 .物理知识方面：(1)了解等速圆周运动是变速运动(2)掌握等速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及其数量关系(3)初步掌握向心力的概念和计算公式。2、通过等速圆周运动、向心力概念的建立过程，培养学生的观察能力、抽象的摘要和归纳推理能力。3 .渗透科学方法的教育。二、重点、难点分析向心力概念的确立和计算公式的导出是教育的重点和难点。 通过生活例子和实验加强知觉，突破难点。三、教具1 .转盘、伞2 .绳的一端有一个小球(学生两人一组)3 .向心力演示器。四、主要教育过程(1)引进新课演示：垂直下、水平方向、斜上方投掷粉笔头

2、，观察运动轨迹。复习问题：粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么？启发学生回答“速度的方向和力的方向在同一直线上，物体做直线运动”的不是在同一直线上，而是做曲线运动。进一步提问：曲线运动有特殊的运动形式，物体运动的轨迹是圆周或圆弧(用单摆表示)，被称为圆周运动。 请给学生们举出实例。(学生以教师为例进行补充)电风扇和风车等旋转的时候，顶点的运动轨迹是圆直到月亮一样宇宙天体绕地球运动，微观世界的电子绕原子核运动，可以看作是圆运动，那是常见的运动形式。提出问题。 你在走400米弯道的时候，为什么身体向弯道内侧稍微倾斜？铁路和高速公路的拐弯角和车道为什么路面总是外侧高内侧低？ 发现圆周运动知识实际上

3、是有用的。引进：研究物理问题的基本方法从最简单的情况开始。板书：等速圆运动(2)教育过程设计想想：什么样的圆形运动最容易？让学生回答“物体运动的速度不变”。板书：1.等速圆周运动物体在同一时间通过的圆弧的长度，就像机械钟表针尖的运动一样。思考：等速圆周运动的显着特征之一是具有周期性。 你能用什么样的物理量来表现等速圆周运动的速度？(学生的自由发言)板书：2.描述等速圆周运动速度的物理量恒量。t短时，s短时，即某个时刻的瞬时速度。 线速度是物体实际做圆周运动瞬间的速度。 物体进行等速圆周运动时，各时刻的线速度的大小相同，方向的时刻也不同。 那么，线速度方向的特征是什么呢？演示：一边往伞上浇水一边

4、摇动转盘。 观察：水滴向切线方向飞出。思考：说明什么？教师和学生的分析：飞出的水滴在离开伞的瞬间，惯性必须保持原来的速度方向，因此切线方向是当时线速度的方向。板书：方向：沿着圆周各点的切线方向。 如图3所示。单位： rad/s。(3)周期：质点沿圆周绕一周所需的时间。 例如，地球的公转周期约为365天，时钟秒针周期为60s等，周期长，显示运动慢。(角速度、周期可以通过学生自己说话看书来完成)板书：(教师和学生共同完成)思考：物体进行等速圆周运动时，v、t有变化吗？ (、t不变，v的大小不变，方向不变。 (请参见。)等速周运动是等速周运动的简称，是变速运动。提出问题：等速圆周运动是一种曲线运动，

5、从物体进行曲线运动的条件来看，物体一定会受到与其速度方向不在同一直线上的外力的作用，该外力的方向有什么特征？学生的小实验(两人一组):线的一端是小球，小球在水平面内进行等速圆周运动。 球的质量小(可以用橡皮塞等代替)，摇头时的线速度尽可能大，球的重力与拉力相比可以忽略，保证软线在水平方向接近。观察和思考：球受力吗？线的拉伸方向有什么特征？如果线断了或手松了，结果会怎么样？(提问学生的后板书并图示)摘要：要使物体进行等速圆周运动，必须对物体施加与速度方向垂直且指向圆心的力。板书：3.向心力：物体进行等速圆周运动所需要的力。问题：向心力的大小和什么因素有关？学生自己想，用刚才的仪器做一个小实验，凭

6、感觉粗略地体验。 学生经过实验、讨论有了自己的意见后，自由发言。 (请参见。)演示实验(验证学生的构想):研究向心力与物体质量、轨道半径r、角速度的定量关系。问题：实验时能否同时改变三个量。保持两个量不变，改变一个量。实验装置：向心力演示器。演示：一摇动方向盘，球就进行等速圆周运动。问题：向心力是以什么力量提供的？ 如何测量？小球推挡板，挡板对小球的反力指向旋转轴，小球提供进行等速圆周运动的向心力，两力的大小相同，小球将挡板的力压缩将挡板另一端嵌在轴上的弹簧，弹簧被压缩的格子的数量表示从尺中读取的向心力的大小。演示内容：向心力与质量的关系：，r一定，取两个球使之观察为A=2B:(学生读音) F

7、A=2FB结论：向心力F向心力与半径的关系：一定，取两球进行rA=2rB观察：(学生阅读) FA=2FB结论：向心力Fr向心力和角速度的关系：使r一定，观察A=2B:(学生阅读) FA=4FB结论：向心力F2总结：综合上述实验结果，物体等速圆周运动所需的向心力与物体的质量成比例，与半径成比例，与角速度的平方成比例。 但是，不能从一个实验、一个测定中得到一般的结论，实际上需要进行多次测定、大量的实验，但是我们不能一个一个地进行。 根据同学们刚才进行的实验，r、越大，f越大的实验稍微改善一点，就像教科书中介绍的小实验一样，用弹簧秤测量f，就能大致得出结论。 我们可以设计很多实验得到这个结论，这表明

8、这是一个共性的结论。 从测定、r、的值可知，向心力的大小为F=r2。反馈练习：对于进行等速圆周运动的物体，以下说法是正确的： a速度不变b速率不变c角速度不变d周期不变。图7是皮带传动装置，传动过程中皮带不打滑。 比较一下车轮上的a、b、c三点的线速度、角速度的大小。物体进行等速圆周运动所需要的向心力与半径的关系，既有人说成比例，也有人说成反比。 你怎么理解这两种说法？说明跑400弯路时身体为什么倾斜等问题。 (火车一转弯就要求上课后看书)五、教室总结1 .科学方法明确确立概念的过程：通过大量实例概括本质内容，从个别到一般的思考过程。点明实验总结的过程：要经过多次实验，必须有充分的事实，不能从

9、许多特殊的共同结论中总结出一般的结论。2 .知识内容：(参见板书)3 .对向心力的理解：向心力不是一种特殊性质的力量，其名称只是通过总是指向中心这一作用效果来命名的。 下节课再讨论。六、说明1 .向心力、向心加速度的讲义顺序。 建立向心力概念有两种方法：首先通过实验建立向心力概念，总结向心力公式，导出向心力加速度，第二是从理论上导出向心加速度，导出向心力。首先，加速度、理论导出严格，可以训练学生的推理能力，但方法抽象，对基础差的学生来说很难。 考虑到我班上学生的实际情况，我先选择向心力，降低难易度，容易理解和接受学生，现在采用必修教材的也是这个顺序。 不足的是，因为实验有误差，只能粗略地得出结论，在课