高中物理：《向心力与向心加速度》教案（鲁科版必修2）

1 第第 2 2 节节 向心力与向心加速度向心力与向心加速度 教学知识与技能教学知识与技能 1 理解向心加速度和向心力的概念 2 知道向心力和向心加速度 通过实验探究向心力的大小与质量 角速度 半径的定量关 系 3 知道在变速圆周运动中 可用上述公式求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度 4 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力 通过实例认识向心力的作用及来源 过程与方法过程与方法 1 学会有关圆周运动的分析方法 培养理论联系实际的能力 2 能从日常生活中发现与物理学有关的问题 并能从物理学的角度比较明确地表述发现问 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 情感态度与价值观情感态度与价值观 1 领略圆周运动的神奇和谐 发展对科学的好奇心与学习物理知识的求知欲 2 乐于探究日常生活中的圆周运动所隐藏的物理规律 有将物理知识应用于生产和生活的 意识 教学重教学重点点 1 理解向心力和向心加速的概念 2 知道向心力大小 F m r 2 m 2 r 向心加速度的大小 a r 2 2 r 并 能用来进行计算 教学难点教学难点 1 匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变 方向在时刻改变 2 理解向心力是按作用效果命名的效果力 教学方法教学方法 实验法 讲授法 归纳法 推理法 教学用具教学用具 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 教学过程教学过程 一 引入新课 1 设置情景 做 水流星 实验 并设下疑问 为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动 水不从 杯里洒出 甚至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 2 复习提问 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 0存在什么关系 描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个 这几个物理量有什么特点 3 引入 由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变 所以匀速圆周运动是变速曲线运动 而力是改变物体运动状态的原因 那么做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点 它的大小 方向各怎样呢 加速度有如何呢 本节课我们就来共同学习这个问题 二 新课教学 1 概念 向心力 2 实验 在光滑的水平玻璃板上做实验 a 用手击小球 使小球做圆周运动 b 当细铜丝从弹簧末端滑出时 小球沿着切线方向做匀速直线运动 引导学生讨论 分析 当小球还没滑出去时 小球做什么运动 受到哪几个力的作用 合力是什么 有什么作用 在光滑的玻璃板上套有一张白纸 同时将上述的小球沾上印泥 重复以上实验 把在 纸上留下的运动轨迹展示给学生看 同样提问上述问题 并引导学生回答 通过讨论得到 做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力合力的作用 这个力叫向 心力 向心加速度 定义 做匀速圆周运动的物体在向心力作用下 必然要产生一个加速度 这个 加速度叫向心加速度 方向 总是沿着半径指向圆心 2 向心力的大小 让学生猜想向心力大小与哪些因素有关 实验研究 F向与 m r 的关系 实验方法 控制变量法 介绍向心力演示的构造和使用方法 3 实验过程 a 质量不同的钢球和铝球 当它们运动的半径 r 和角速度 相同时 比较向心力的大 小 b 两个质量相同的小球 保持运动半径相同 观察向心力与角速度之间的关系 c 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 实验表格 二球相同的物理量不同的物理量观察结果 1 r m m 越大 F向越大 2 m r r 越大 F向越大 3 m r 越大 F向越大 实验结论 F向随 r w m 的增大而增大 4 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 F向 mr 2 3 向心加速度 a r 2 向心力的大小还可以用 F向 m 2 r 来表达 同样向心加速度也可表示为 a 2 r 4 速圆周运动的特点 大小不变 方向始终沿着各点的切线方向 是变速度 F 大小不变 方向始终指向圆心 是变力 它的作用效果 只改变速度的方向 不 改变速度的大小 a 大小不变 方向始终指向圆心 是变加速度 它是表示物体速度方向改变快慢的物理量 以上各点说明了匀速圆周运动是变加速运动 3 指出 当 w 一定时 a r 当 v 一定时 a 1 r 5 接下来请同学们思考以下 3 个问题 系着绳子的小球在水平面上做匀速圆周运动 其圆心在哪里 受到几个力的作用 向心力 是什么 系着绳子的小球在竖直平面上做匀速圆周运动 小球在最高点 最低点的受力情况如何 3 在圆柱筒内附有一物块 圆柱筒绕其轴线做匀速转动 则物块受到哪些力的作用 4 使转台匀速转动 转台上的物体也随之做匀速圆周运动 转台与物体间没有相对滑动 物体受到哪些力的作用 向心力由什么提供的 讲评以上的 3 个问题 得出几点说明 向心力的来源 做匀速圆周运动的物体所需要的向心力就是物体所受的合力 a 的方向不断变化 所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断变化的变速运动 向心力是一个效果力 可以是一个力 也可能是几个力的合力或某个力的分力 不能认 为物体受到一些力作用外 还另外受到向心力 板书设计板书设计 4 2 4 2 向心力向心力 向心加速度向心加速度 一 概念一 概念 1 向心力 质点做匀速圆周运动时 在任一的合力都沿着半径指向圆心 这个合力称 为向心力 向心力是一个效果力 2 向心加速度 方向 始终沿着半径指向圆心 二 向心力的大小二 向心力的大小 实验研究 F向与 m r 的关系 1 验方法 控制变量法 2 实验过程 3 向心力的表达式 F向 mr 2 m 2 r 如图1 如图2 如图 4 如图 3 4 三 向心加速度的表达式 三 向心加速度的表达式 a r 2 2 r 四 匀速圆周运动的特点 四 匀速圆周运动的特点 大小不变 方向始终沿着各点的切线方向 是变速度 F 大小不变 方向始终指向圆心 是变力 它的作用效果 只改变速度的方向 不改变速度的大小 a 大小不变 方向始终指向圆心 是变加速度 它是表示物体速度方向改变快慢的物理量 五 说明 1 向心力的来