2020-2021学年高一物理鲁科版必修2教学教案：第四章第2节 向心力与向心加速度 WORD版含解析.docx

1、向心力与向心加速度教学设计教学目标：一、物理观念： 1、通过实例分析和应用之前学过的牛顿运动定律等知识，使学生形成向心加速度和向心力的概念2、通过向心力的大小、方向及来源等问题的学习促进学生形成经典物理的运动观念和相互作用观念3、应用牛顿第二定律推导出向心加速度，掌握向心力与向心加速度之间的关系，进一步理解运动与相互作用的关系二、科学思维：1、通过实例分析及课后作业等学会从生活中提炼物理模型2、从定性和定量两个方面进行科学探究影响向心力大小的因素并得出向心力大小的表达式3、通过F与m、r及之间关系、a与r及、v之间的关系的学习进一步理解并应用控制变量法三、实验探究：通过学生实验和教师演示引导学

2、生学会提出物理问题，形成合理的猜想和假设，初步学会设计实验探究方案和基于证据得出结论的能力，四、 科学态度与责任：、通过本节课的学习，进一步激发学生学习和研究物理的好奇心与求知欲，实事求是，明确误差的存在是不可避免的。教学重点： 1、向心力的来源2、通过实验探究得到向心力大小表达式教学难点： 1、向心力是根据力的作用效果命名的2、合外力不一定等于向心力3、a与r及、v之间的关系教学方法： 实验法、讲授法、归纳法、推理法教学用具：教师：多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、木球、细绳、苏威尔向心力传感器、电子秤学生：不同质量的钢球3个、塑料球2个、细绳复习引入 1：复习提问 （1）描述匀速圆周

3、运动快慢的物理量有哪几个？（2）上述物理量间有什么关系？2、引入：匀速圆周运动的线速度保持不变吗？（匀速圆周运动是变速曲线运动）所以做匀速圆周运动的物体所受合外力方向与速度方向不在同一直线上，且合外力(加速度)一定不为零。本节课我们就来共同研究做匀速圆周运动的合外力和加速度。新课教学一、向心力 （一）在光滑水平桌面上，做演示实验，并用课件，模拟上述实验过程 绳的一端拴住一个小球，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态，给小球一个初速度使小球在绳绷直后做匀速圆周运动 （二）引导学生讨论、分析： 绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点

4、？这个力起什么作用？ 通过讨论得到：1、定义：做圆周运动的物体受到一个始终指向圆心的合力的作用，我们把这个力叫做向心力；2、方向：与速度方向垂直，始终指向圆心（方向不断变化）即向心力永远不做功；3、作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小.（三）通过实例分析明确向心力来源：O课本P75第2题O条件允许时也可从生活中提炼上述模型4、 向心力的来源：（1） 向心力是根据力的作用效果而不是根据力的性质来命名的，受力分析时不要重复考虑。FG（2） 向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的在半径方向的合力所提供。（四） 思考：是不是所有的圆周运动的合外力都等于向心力

5、，方向都指向圆心呢？匀速圆周运动的向心力就是物体受到的合外力；非匀速圆周运动的向心力不一定是物体受到的合外力,而是沿半径方向的合力所提供。（五）探究影响向心力大小的因素，并导出向心力大小的表达式：a体验向心的大小 每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个，让学生拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次。b引导学生猜想：向心力可能与物体的质量、转动快慢（角速度）、半径有关。c向心力可能与m、v、r有关，同时与多个变量有关，应该采用什么方法来探究呢？学生：控制变量法d介绍向心力演示的构造和使用方法(用实物投影仪，投影向心力演示器） 构造：（略）主要介绍各部分的名称

6、使用方法：匀速转动手柄1，可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值。e探究过程：用电子秤测小球的质量用质量不同的钢球和铝球，使他们运动的半径r和角速度相同观察得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力也越大。仍用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系观察得到：向心力的大小与半径有关，半径越大，向心力也越大。用两个质量相同的小球

7、，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系观察得到：向心力的大小与角速度有关，角速度越大，向心力也越大。f总结得到：向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系，且给出公式：Fmr2（说明该公式的得到方法，控制变量法、定量测数据）g精确实验验证（苏威尔向心力传感器）：质量都为0.040kg，半径分别为12cm 11cm 10cm 9cm 8cm 7cmF与关系F与2关系F与r关系(质量都为0.040kg，半径分别为12cm 11cm 10cm 9cm 8cm 7cm =15.0rad/s)F与m关系(半径都为10cm，质量分别为0.019kg 0.029kg 0.040kg, =

8、15.0rad/s)h根据r,v,f,T的关系可知，Fnmr2=mv2/r=mv=42mr/T2=42mrf2二、向心加速度 （一）做圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。请根据牛顿第二定律，推导向心加速度的公式？并指出向心加速度的方向？anr2=v2/r=v=42r/T2=42rf2向心加速度的方向与向心力的方向相同（二）强调：匀速圆周运动是加速度方向不断改变的变加速运动（三）加速度是描述速度变化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量（四）说明公式的适用

9、范围：也适用于变速圆周运动(瞬时值) （五） 学生思考并回答：由anr2=v2/ra与r究竟是成正比呢，还是成反比？答：若一定 , 就成正比 ;若v一定 , 就成反比三、 课堂小结O四、 课堂训练1、（多选）下列说法正确的是（ ） A、匀速圆周运动是一种匀速运动B、匀速圆周运动是一种匀变速运动C、匀速圆周运动是一种变加速运动D、物体做匀速圆周运动时其向心力不改变线速度的大小CD2、质量为m=1kg的物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动的角速度=2rad/s,如果物体到转盘圆心的距离为R=0.5m,求物体做圆周运动的向心加速度及其受到的静摩擦力大小?作业1、课本75页3、4、52、发现生活中的圆周运动并提炼出物理模型