高中物理加速度教案

高一物理教案：《向心力 向心加速度》教學(xué)設(shè)計(jì)。

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣，幫助授課經(jīng)驗(yàn)少的教師教學(xué)。你知道怎么寫具體的教案內(nèi)容嗎？下面是小編為大家整理的“高一物理教案：《向心力 向心加速度》教學(xué)設(shè)計(jì)”，希望能為您提供更多的參考。

高一物理教案：《向心力 向心加速度》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

1、知道什么是向心力，什么是向心加速度，理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度大小不變，方向總是指向圓心.

2、知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度的公式，會(huì)解答有關(guān)問題.

能力目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生探究物理問題的習(xí)慣，訓(xùn)練學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的能力和分析綜合能力.

情感目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的觀察、分析能力，會(huì)將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去.

教學(xué)建議

教材分析

教材先講向心力，后講向心加速度，回避了用矢量推導(dǎo)向心加速度這個(gè)難點(diǎn)，通過實(shí)例給出向心力概念，再通過探究性實(shí)驗(yàn)給出向心力公式，之后直接應(yīng)用牛頓第二定律得出向心加速度的表達(dá)式，順理成章，便于學(xué)生接受.

教法建議

1、要通過對(duì)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例進(jìn)行分析入手，從中引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)到：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體都必須受到指向圓心的力的作用，由此引入向心力的概念.

2、對(duì)于向心力概念的認(rèn)識(shí)和理解，應(yīng)注意以下三點(diǎn)：

第一點(diǎn)是向心力只是根據(jù)力的方向指向圓心這一特點(diǎn)而命名的，或者說是根據(jù)力的作用效果來命名的，并不是根據(jù)力的性質(zhì)命名的，所以不能把向心力看做是一種特殊性質(zhì)的力.

第二點(diǎn)是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所需的向心力就是物體受到的合外力.

第三點(diǎn)是向心力的作用效果只是改變線速度的方向.

3、讓學(xué)生充分討論向心力大小，可能與哪些因素有關(guān)?并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究活動(dòng).

4、講述向心加速度公式時(shí)，不僅要使學(xué)生認(rèn)識(shí)到勻速圓周運(yùn)動(dòng)是向心加速度大小不變，向心加速度方向始終與線速度垂直并指向圓心的變速運(yùn)動(dòng)，在這里還應(yīng)把“向心力改變速度方向”與在直線運(yùn)動(dòng)中“合外力改變速度大小”聯(lián)系起來，使學(xué)生全面理解“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”的含義，再結(jié)合無論速度大小或方向改變，物體都具有加速度，使學(xué)生對(duì)“力是物體產(chǎn)生加速度的原因”有更進(jìn)一步的理解.

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

向心力、向心加速度

教學(xué)重點(diǎn)：向心力、向心加速度的概念及公式.

教學(xué)難點(diǎn)：向心力概念的引入

主要設(shè)計(jì)：

一、向心力：

(一)讓學(xué)生討論汽車急轉(zhuǎn)彎時(shí)乘客的感覺.

(二)展示圖片1.鏈球做圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力.〔全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書(試驗(yàn)修定本·必修)物理.第一冊(cè)98頁〕

(三)演示實(shí)驗(yàn)：做圓周運(yùn)動(dòng)的小球受到繩的拉力作用.

(四)讓學(xué)生討論，猜測(cè)向心力大小可能與哪些因素有關(guān)?如何探究?引導(dǎo)學(xué)生用“控制變量法”進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn).(用向心力演示器實(shí)驗(yàn))

演示1：半徑r和角速度 一定時(shí)，向心力 與質(zhì)量m的關(guān)系.

演示2：質(zhì)量m和角速度 一定時(shí)，向心力 與半徑r的關(guān)系.

演示3：質(zhì)量m和半徑r一定時(shí)，向心力 與角速度 的關(guān)系.

給出 進(jìn)而得在 .

(五)討論向心力與半徑的關(guān)系：

向心力究竟與半徑成正比還是反比?提醒學(xué)生注意數(shù)學(xué)中的正比例函數(shù) 中的k應(yīng)為常數(shù).因此，若m、 為常數(shù) 據(jù) 知 與r成正比;若m、v為常數(shù)，據(jù) 可知 與r成反比，若無特殊條件，不能說向心力 與半徑r成正比還是成反比.

二、向心加速度：【wWw.ys575.COm 述職報(bào)告之家】

(一)根據(jù)牛頓第二定律

得：

(二)討論勻速圓周運(yùn)動(dòng)中各個(gè)物理量是否為恒量：

v T f

探究活動(dòng)

感受向心力

在一根結(jié)實(shí)的細(xì)繩的一端拴一個(gè)橡皮塞或其他小物體，掄動(dòng)細(xì)繩，使小物體做圓周運(yùn)動(dòng)(如圖).依次改變轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度、半徑和小物體的質(zhì)量.

體驗(yàn)一下手拉細(xì)繩的力(使小球運(yùn)動(dòng)的向心力)，在下述幾種情況下，大小有什么不同：使橡皮塞的角速度 增大或減小，向心力是變大，還是變小;改變半徑r盡量使角速度保持不變，向心力怎樣變化;換個(gè)橡皮塞，即改變橡皮塞的質(zhì)量m，而保持半徑r和角速度 不變，向心力又怎樣變化.

做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，要注意不要讓做圓周運(yùn)動(dòng)的橡皮塞甩出去，碰到人或其他物體.

精選閱讀

向心力與向心加速度

4.2《向心力與向心加速度》學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
（一）知識(shí)與技能
1、理解向心加速度和向心力的概念
2、知道向心力、向心加速度與線速度、角速度的關(guān)系式。
3、能夠運(yùn)用向心力公式求解有關(guān)問題。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)中加速度的產(chǎn)生原因，掌握向心力的確定方法和計(jì)算公式。
【知識(shí)要點(diǎn)】
1．向心力
（1）大小：
（2）方向：總指向圓心，時(shí)刻變化
（3）“向心力”是一種效果力。任何一個(gè)力，或者幾個(gè)力的合力，或者某一個(gè)力的某個(gè)分力，只要其效果是使物體做圓周運(yùn)動(dòng)的，都可以作為向心力?！跋蛐牧Α辈灰欢ㄊ俏矬w所受合外力。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力就是物體所受的合外力，總是指向圓心。做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力只是物體所受合外力在沿著半徑方向上的一個(gè)分力，合外力的另一個(gè)分力沿著圓周的切線，使速度大小改變。
2．向心加速度
做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，加速度方向始終指向，這個(gè)加速度叫做。
3、向心加速度的大小表達(dá)式有an＝、an＝等。
4、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一個(gè)加速度大小不變、方向時(shí)刻變化的變加速曲線運(yùn)動(dòng)。

3．處理方法：
一般地說，當(dāng)做圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的合力不指向圓心時(shí)，可以將它沿半徑方向和切線方向正交分解，其沿半徑方向的分力為向心力，只改變速度的方向，不改變速度的大小；其沿切線方向的分力為切向力，只改變速度的大小，不改變速度的方向。分別與它們相應(yīng)的向心加速度描述速度方向變化的快慢，切向加速度描述速度大小變化的快慢。
做圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的向心力和向心加速度的關(guān)系同樣遵從牛頓第二定律：Fn=man在列方程時(shí)，根據(jù)物體的受力分析，在方程左邊寫出外界給物體提供的合外力，右邊寫出物體需要的向心力（可選用等各種形式）。

【典型例題】

例1如圖所示，將一質(zhì)量為m的擺球用長為L的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就會(huì)沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，則關(guān)于擺球A的受力情況，下列說法中正確的是（）
A．?dāng)[球受重力、拉力和向心力的作用
B．?dāng)[球受拉力和向心力的作用
C．?dāng)[球受重力和拉力的作用
D．?dāng)[球受重力和向心力的作用
【解析】：我們?cè)谶M(jìn)行受力分析時(shí)，“物體受到哪幾個(gè)力的作用”中的力是指按照性質(zhì)命名的力，顯然，物體只受重力G和拉力FT的作用，而向心力F是重力和拉力的合力，如圖所示。也可以認(rèn)為向心力就是FT沿水平方向的分力FT2，顯然，F(xiàn)T沿豎直方向的分力FT1與重力G平衡。所以，本題正確選項(xiàng)為C。
例2如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說法中正確的是（）
A．A球的線速度必定大于B球的線速度
B．A球的角速度必定小于B球的線速度
C．A球的運(yùn)動(dòng)周期必定小于B球的運(yùn)動(dòng)周期
D．A球的向心加速度必定小于B球的向心加速度
答案：AB
【解析】：小球A和B的受力情況如圖所示，由圖可知，兩球的向心力都來源于重力G和支持力FN的合力，建立如圖所示的坐標(biāo)系，則有：
FN1＝FNsinθ＝mg
FN2＝FNcosθ＝F
所以F＝mgcotθ。
也就是說FN在指向圓心方向的分力即合力F＝mgcotθ提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，可見A、B兩球受力情況完全一樣，當(dāng)然向心力肯定也大小相等。由于前提是兩球的向心力一樣，所以比較時(shí)就好比較了
比較兩者線速度大小時(shí)，由F＝mv2r可知：r越大，v一定較大，因此選項(xiàng)A正確。
比較兩者角速度大小時(shí)，由F＝mrω2可知：r越大，ω一定較小，因此選項(xiàng)B正確。
比較兩者的運(yùn)動(dòng)周期時(shí)，由F＝mr（2πT）2可知：r越大，T一定較大，因此選項(xiàng)C不正確。
由a=Fm，可知，兩球的向心加速度一樣大，因此選項(xiàng)D不正確。
例3如圖所示，細(xì)繩的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一個(gè)小球，在O點(diǎn)的正下方釘一個(gè)釘子A。讓小球從一定高度擺下，經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰時(shí)，如果釘子的位置越靠近小球，繩就越容易斷。請(qǐng)用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)加以論證。
【解析】：在繩子與釘子相碰的瞬間，速度大小不變，但小球從大半徑的圓周運(yùn)動(dòng)突變到小半徑的圓周運(yùn)動(dòng)，所以由于v不變，根據(jù)公式知：r越小，F(xiàn)越大，故繩越易斷。

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】
1．關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度方向，下列說法正確的是（）
A．與線速度方向始終相同B．與線速度方向始終相反
C．始終指向圓心D．始終保持不變
2．關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的下列說法正確的是（）
A．由a=v2/r，知a與r成反比
B．由a=ω2r，知a與r成正比
C．由ω=v/r，知ω與r成反比
D．由ω=2πn，知ω與轉(zhuǎn)速n成正比
3．A、B兩小球都在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球的軌道半徑是B球軌道半徑的2倍，A的轉(zhuǎn)速為30r/min，B的轉(zhuǎn)速為15r/min。則兩球的向心加速度之比為（）
A．1：1B．2：1C．4：1D．8：1
4．如圖所示，輕桿的一端有一個(gè)小球，另一端有光滑的固定軸O．現(xiàn)給球一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，用F表示球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力，則F（）
A．一定是拉力
B．一定是推力
C．一定等于零
D．可能是拉力，可能是推力，也可能等于零
5．一質(zhì)點(diǎn)沿著半徑r=1m的圓周以n=1r/s的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖，試求：
(1)從A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過1/4s的時(shí)間質(zhì)點(diǎn)速度的變化；
(2)質(zhì)點(diǎn)的向心加速度的大小。

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練參考答案】
1．C
2．D
3．D
4．D
5．解析(1)求出1/4s的時(shí)間連接質(zhì)點(diǎn)的半徑轉(zhuǎn)過的角度是多少；
(2)求出質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)和1/4s末線速度的大小和方向。
(3)由矢量減法作出矢量三角形。
(4)明確邊角關(guān)系，解三角形求得Δv的大小和方向。
(5)根據(jù)an=v2/r或an=ω2r求出向心加速度的大小。
答案(1)Δv=2πm/s方向與OA連線成45°角指向圓心O(2)a=4π2m/s2

向心力、向心加速度

一、知識(shí)目標(biāo)：

1、理解向心加速度和向心力的概念

2、知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生向心加速度的原因。

3、掌握向心力與向心加速度之間的關(guān)系。

二、能力目標(biāo)：

1、學(xué)會(huì)用運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系分析分題

2、理解向心力和向心加速度公式的確切含義，并能用來進(jìn)行計(jì)算。

三、德育目標(biāo)：

通過a與r及、v之間的關(guān)系，使學(xué)生明確任何一個(gè)結(jié)論都有其成立的條件。

教學(xué)重點(diǎn)：

1、理解向心力和向心加速的概念。

2、知道向心力大小，向心加速的大小，并能用來進(jìn)行計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：

勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度都是大小不變，方向在時(shí)刻改變。

教學(xué)方法：

實(shí)驗(yàn)法、講授法、歸納法、推理法

教學(xué)用具：

投影儀、投影片、多媒體、CAI課件、向心力演示器、鋼球、木球、細(xì)繩

教學(xué)步驟：

一、引入新課

1：復(fù)習(xí)提問（用投影片出示思考題）

（1）什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)

（2）描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量有哪幾個(gè)？

（3）上述物理量間有什么關(guān)系？

2、引入：由于勻速云的速度方向時(shí)刻在變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)。而力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力有何特點(diǎn)？加速度又如何呢？本節(jié)課我們就來共同學(xué)習(xí)這個(gè)問題。

二、新課教學(xué)

（一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、理解什么是向心力和向心加速度

2、知道向心力和向心加速度的求解公式

3、了解向心力的來源

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程

1：向心力的概念及其方向

（1）在光滑水平桌面上，做演示實(shí)驗(yàn)

a：一個(gè)小球，拴住繩的一端，繩的另一端固定于桌上，原來細(xì)繩處于松馳狀態(tài)

b：用手輕擊小球，小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)

c：當(dāng)繩繃直時(shí)，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

（2）用CAI課件，模擬上述實(shí)驗(yàn)過程

（3）引導(dǎo)學(xué)生討論、分析：

a：繩繃緊前，小球?yàn)槭裁醋鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)？

b：繩繃緊后，小球?yàn)楹巫鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)？小球此時(shí)受到哪些力的作用？合外力是哪個(gè)力？這個(gè)力的方向有什么特點(diǎn)？這個(gè)力起什么作用？

（4）通過討論得到：

a：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到一個(gè)指向圓心的合力的作用，這個(gè)力叫向心力。

b：向心力指向圓心，方向不斷變化。

c：向心力的作用效果——只改變運(yùn)動(dòng)物體的速度方向，不改變速度大小。

2、向心力的大小

（1）體驗(yàn)向心的大小

a：每組學(xué)生發(fā)用細(xì)線聯(lián)結(jié)的鋼球、木球各一個(gè)，讓學(xué)生拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，改變轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢、細(xì)線的長短多做幾次。

b：引導(dǎo)學(xué)生猜想：向心力可能與物體的質(zhì)量、角速度、半徑有關(guān)。

c：過渡：剛才同學(xué)們已猜想大向心力可能與m、v、r有關(guān)，那么，我們的猜想是否正確呢？下邊我們通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)一下。

（2）a：用實(shí)物投影儀，投影向心力演示器。

b：介紹向心力演示的構(gòu)造和使用方法

構(gòu)造：（略）主要介紹各部分的名稱

使用方法：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可以使塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^杠桿的作用使彈簧測(cè)力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間等方格可顯示出兩個(gè)球所受向心力的比值。

（3）操作方法：

a：用質(zhì)量不同的鋼球和鋁球，使他們運(yùn)動(dòng)的半徑r和角速度相同觀察得到：向心力的大小與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，向心力也越大。

b：用兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，保持運(yùn)動(dòng)半徑相同，觀察向心力與角速度之間的關(guān)系

c：仍用兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，保持小球運(yùn)動(dòng)的角速度相同，觀察向心力的大小與運(yùn)動(dòng)半徑之間的關(guān)系。

（4）總結(jié)得到：向心力的大小與物體質(zhì)量m、圓周半徑r和角速度都有關(guān)系，且給出公式：F＝mr2（說明該公式的得到方法，空氣變量法、定量測(cè)數(shù)據(jù)）

（5）學(xué)生據(jù)推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式

3、向心加速度

（1）做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在向心力F的作用下必然要產(chǎn)生一個(gè)加速度，據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到：這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同，叫做向心加速度。

（2）結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)得到

4、說明的幾個(gè)問題：

（1）由于a向的方向時(shí)刻在變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是瞬時(shí)加速度的方向不斷改變的變加速運(yùn)動(dòng)。

（2）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力是一個(gè)效果力，方向總指向圓心，是一個(gè)變力。

（3）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力就是向心力。

三、鞏固訓(xùn)練

1：向心加速度只改變速度的，而不改變速度的。

2、一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它的轉(zhuǎn)速度為原來的2倍時(shí)，它的線速度、向心力分別變?yōu)樵瓉淼膸妆?？如果線速度不變，當(dāng)角速度變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，它的軌道半徑和所受的向心力分別為原來的幾倍

3、（1）用CAI課件展示思考與討論中的物理情景

（2）分析木塊受幾個(gè)力的作用？各是什么性質(zhì)的力？

（3）木塊所受的向心力是由什么提供的？

四、小結(jié)

1：什么是向心力和向心加速度？它們的大小和方向有什么特點(diǎn)？

2：向心力的求解公式（1）（2）

3：向心加速度的求解公式（1）（2）

4、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？

五、作業(yè)

課后練習(xí)三

六、板書設(shè)計(jì)

《向心力與向心加速度》學(xué)案

學(xué)習(xí)目標(biāo)：

（1）理解向心力的概念，通過實(shí)例認(rèn)識(shí)向心力的作用及向心力的來源。

（2）通過實(shí)驗(yàn)理解向心力大小與哪些因素有關(guān)系，能運(yùn)用向心力公式進(jìn)行計(jì)算。

（3）知道向心加速度及其公式，能運(yùn)用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度。

實(shí)驗(yàn)探究：向心力的大小與哪些因素有關(guān)？

猜想：_____________________________________________。

實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法

實(shí)驗(yàn)器材：向心力演示器

實(shí)驗(yàn)步驟：

1．探究向心力F與質(zhì)量m的關(guān)系

r、ω相同，長短槽上小球質(zhì)量比為1比2。

在r、ω一定時(shí)，F(xiàn)向與m成_______比。

長槽端標(biāo)尺露出

格數(shù)（向心力）

短槽端標(biāo)尺露出

格數(shù)（向心力）

1

2

3

向心力之比為

2．探究向心力F與半徑r的關(guān)系

m、ω相同，長短槽上小球半徑比為2比1。

在m、ω一定時(shí)，F(xiàn)向與r成_______比。

長槽端標(biāo)尺露出

格數(shù)（向心力）

短槽端標(biāo)尺露出

格數(shù)（向心力）

2

4

6

向心力之比為

3．探究向心力F與角速度ω的關(guān)系

m、r相同，長短槽上小球角速度比為1比2。

在m、r一定時(shí)，F(xiàn)向與ω____________比。

長槽端標(biāo)尺露出

格數(shù)（向心力）

短槽端標(biāo)尺露出

格數(shù)（向心力）

1

2

向心力之比為

鞏固1：

對(duì)物體受力分析，說明向心力的來源。

物體隨轉(zhuǎn)盤一起勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體隨滾筒一起勻速圓周運(yùn)動(dòng)

鞏固2：

長度為0．5m的輕繩一端系一質(zhì)量為2kg的小球，另一端固定，小球繞固定點(diǎn)在光滑水平面上以4m/s的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)計(jì)算小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度的大小？

當(dāng)堂檢測(cè)：

1、下列關(guān)于向心力的說法正確的是（）

A、向心力是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)特殊性質(zhì)的力

B、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是不變的

C、向心力不改變物體的速度

D、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合外力提供向心力

2、關(guān)于向心加速度說法正確的是（）

A、它是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量

B、它是描述向心力變化快慢的物理量

C、它是描述速度方向變化快慢的物理量

D、它是描述速度大小變化快慢的物理量

3、向心力、向心加速度和半徑的關(guān)系說法正確的有（）

A、由公式F=mω2r可知在m和ω一定的情況下，向心力和半徑成正比

B、由公式F=mv2/r可知向心力和半徑成反比

C、由公式a=ω2r可知向心加速度和半徑成正比

D、由公式a=v2/r可知向心加速度和半徑成反比

《向心力與向心加速度》

【設(shè)計(jì)思想】

向心力概念的建立有兩條途徑：一是先通過實(shí)驗(yàn)建立向心力概念，歸納出向心力公式，再推出向心加速度；二是先通過理論推導(dǎo)導(dǎo)出向心加速度，再推出向心力。本節(jié)課目的是想通過先理論分析，得出向心力的存在，再通過實(shí)驗(yàn)探究，用理論指導(dǎo)實(shí)踐。理論推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)，能訓(xùn)練學(xué)生的推理能力，實(shí)驗(yàn)方法講向心力，降低了難度，便于學(xué)生理解接受。這樣讓學(xué)生真正認(rèn)識(shí)到向心力的存在及意義。

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識(shí)與能力

1、知道向心力的定義和方向，通過實(shí)例認(rèn)識(shí)向心力的作用效果及來源。

2、通過實(shí)驗(yàn)理解向心力的大小與哪些因素有關(guān)，初步掌握向心力的公式并可以進(jìn)行計(jì)算。

3、知道向心加速度及其公式，能運(yùn)用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力及向心加速度。

4、經(jīng)歷向心力和向心加速度的概念形成過程的體驗(yàn)，大膽發(fā)表自己對(duì)有關(guān)問題的認(rèn)識(shí)。

二、過程與方法

通過向心力理論分析到實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生用理論指導(dǎo)實(shí)踐的素養(yǎng)和能力。

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生觀察生活，思考生活現(xiàn)象的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生大膽分析及勇于探究的科學(xué)素養(yǎng)，以及尊重實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的客觀唯物精神。

【教學(xué)重點(diǎn)】

向心力概念的建立及實(shí)驗(yàn)探究向心力的大小是教學(xué)重點(diǎn)。

【教學(xué)難點(diǎn)】

向心力概念的建立及實(shí)驗(yàn)探究向心的大小也是教學(xué)難點(diǎn)。通過簡單實(shí)例及分組實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)感知，突破難點(diǎn)。

【教具準(zhǔn)備】

1、小球、細(xì)繩和光滑木板16套

2、小鏈球16對(duì)。

3、向心力演示器16臺(tái)。

4、課件。

【教學(xué)過程】

一、引入新課

欣賞視頻：我國選手趙宏博和申雪在06年冬奧會(huì)花樣滑冰比賽中，以精彩表演獲得金牌，為國爭光。視頻中申雪的運(yùn)動(dòng)可以近似看成什么運(yùn)動(dòng)？（學(xué)生回答：勻速圓周運(yùn)動(dòng)），其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)刻改變的原因是什么？（學(xué)生回答：受到合外力）有力就會(huì)產(chǎn)生（加速度）。這節(jié)課我們共同探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體合外力及加速度的特點(diǎn)。

板書：向心力與向心加速度

二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)引出向心力的定義

引導(dǎo)學(xué)生分組利用手中的小球、細(xì)線、光滑水平木板，構(gòu)建一個(gè)簡單的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)小球進(jìn)行受力，得出勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受合外力的特點(diǎn)：始終指向圓心，從而引出向心力的定義。

板書：向心力

1、向心力的定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)受到一個(gè)始終指向圓心等效的力。

三、學(xué)生觀察得到向心力的方向

再引導(dǎo)學(xué)生觀察分析得到向心力的方向時(shí)刻在變化，是一個(gè)變力但始終指向圓心而且和速度方向垂直。

板書：向心力的方向：始終指向圓而且速度方向垂直

四、引導(dǎo)學(xué)生分析得到向心力的作用效果

因?yàn)橄蛐牧退俣确较蚴冀K垂直，所以向心力不做功，不改變速度的大小，只改變速度的方向，得到向心力的作用效果。

板書：向心力的作用效果：不改變速度的大小，只改變速度的方向。

五、通過三個(gè)典型題目引導(dǎo)學(xué)生分析向心力的來源

對(duì)物體受力分析，說明向心力的來源。

物體隨轉(zhuǎn)盤一起勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體隨滾筒一起勻速圓周運(yùn)動(dòng)

板書：向心力的來源：向心力可以由重力、彈力、摩擦力等某個(gè)力提供，也可以由它們的合力，或某個(gè)力的分力提供。

六、實(shí)驗(yàn)探究：向心力的大小

提出問題：向心力的大小跟哪些因素有關(guān)？

（引導(dǎo)學(xué)生用兩個(gè)小鏈球?qū)嶒?yàn)，憑感覺粗略體驗(yàn)。學(xué)生經(jīng)實(shí)驗(yàn)、討論有了自己的看法后，自由發(fā)言。）

學(xué)生的猜想：向心力跟物體質(zhì)量m、半徑r、角速度ω有關(guān)。

（若學(xué)生說到v，可引導(dǎo)學(xué)生由公式v=ωr得出ω和v有重復(fù)的部分）

進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生猜想它們的定量關(guān)系。學(xué)生可能猜想向心力與質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度成正比。老師先不要作出判斷。

提問：實(shí)驗(yàn)時(shí)能否讓三個(gè)量同時(shí)變。

學(xué)生：不行，應(yīng)該保持其它量不變，使一個(gè)量變化即控制變量法。

實(shí)驗(yàn)裝置：向心力演示器。

介紹構(gòu)造：

講解工作原理：小球向外壓擋板，擋板對(duì)小球的反作用力指向轉(zhuǎn)軸，提供了小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，兩力大小相等，同時(shí)小球壓擋板的力使擋板另一端壓縮套在軸上的彈簧，彈簧被壓縮的格數(shù)可以從標(biāo)尺中讀出，即顯示了向心力大小。

演示操作：如何實(shí)現(xiàn)控制變量。

強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)：

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)得出：

①F向心力與質(zhì)量的關(guān)系：ω、r一定，取兩球使mA=2mB觀察：(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB。

結(jié)論：向心力F∝m。

②F向心力與半徑的關(guān)系：m、ω一定，取兩球使rA=2rB觀察：(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB。

結(jié)論：向心力F∝r。

③F向心力與角速度的關(guān)系：m、r一定，使ωA=2ωB觀察：(學(xué)生讀數(shù))FA=4FB。

結(jié)論：向心力F∝ω2。

歸納：綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。但不能由一個(gè)實(shí)驗(yàn)、一個(gè)測(cè)量就得到一般結(jié)論，實(shí)際上要進(jìn)行多次測(cè)量，同時(shí)選取更精密的儀器，大量實(shí)驗(yàn)，但我們不可能一一去做。同學(xué)們剛才所做的實(shí)驗(yàn)得出：m、r、ω越大，F(xiàn)越大；若將實(shí)驗(yàn)稍加改進(jìn)，如課本中所介紹的小實(shí)驗(yàn)，加一彈簧秤測(cè)出F，可粗略得出結(jié)論。我們還可以設(shè)計(jì)很多實(shí)驗(yàn)都能得出這一結(jié)論，說明這是一個(gè)帶有共性的結(jié)論。測(cè)出m、r、ω的值，可知向心力大小為：F=mrω2r。

板書：向心力：F向心力=mω2r=mv2/r

我們知道合外力必然產(chǎn)生加速度，向心力實(shí)際就是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力，這個(gè)力產(chǎn)生的加速度是怎么樣的呢？

七、根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出向心加速度

板書：向心加速度

1、向心加速度大?。篴=F向心力/m=ω2r=v2/r=ωv

a=4π2r/T2=4π2rf2

提問：方向是怎么樣的？

板書：向心加速度的方向：與向心力同向，始終指向圓心

思考：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)還是非勻變速運(yùn)動(dòng)？

學(xué)生：不是，因?yàn)榧铀俣炔缓愣?。方向時(shí)刻在改變。

板書：向心加速度的物理意義：描述速度方向變化快慢的物理量。

【及時(shí)鞏固】

長度為0．5m的輕繩一端系一質(zhì)量為2kg的小球，另一端固定，小球繞固定點(diǎn)在光滑水平面上以4m/s的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)計(jì)算小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度的大??？

【課堂小結(jié)】

1．知識(shí)內(nèi)容：(見板書)

2．實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法。

3．物理思想：先猜想后探究，從定性到定量。