人教版高一物理人教版必修2第五章曲线运动教案设计 56向心力

1、向心力教学设计 一、教学目标 1.知识与技能 （1）能结合实例分析，知道向心力是一种效果力以及方向； （2）能够用自己的语言归纳向心力公式的确切含义，并能用来进行简单的计算； （3）知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，能够描述合外力的作用效果。 2.过程与方法 （1）通过对向心力概念的探究体验，能够用自己的语言说出其概念； （2）引导学生进行“实验”“用圆锥摆验证向心力的表达式” （3）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，领会解决问题从特殊到一般的思维方法。 3.情感、态度与价值观 实例、实验紧密联系生活，拉近与科学的距离，感受到科学就在身边，发展自己对学习的积

2、极性和学习兴趣。 二、教学重难点 1.重点：向心力的概念、公式的建立，对公式理解以及相应的计算 2.难点：分析向心力的来源 三、教学准备 PPT课件、圆锥摆（20组）、DISLab向心力演示器等 四、教学过程 1.引入 取一根细绳，一端系上一小球，另一端固定在一枚钉子上。将钉子定在 光滑的板上，如图所示： 师：给小球一个水平方向并垂直于绳的初速度，小球什么运动？生：圆周运动 师：小球为什么会做圆周运动？生：受绳子拉力 向心力概念的建立2. ，对小球受力分析，得出向心力的概念。对上述模型进行理想化处理（水平面光滑） 向心力：物体受到的指向圆心的合力 强调：向心力是按照力的实际作用效果命名的。 感

3、受向心力与哪些因素有关3. 师：你在生活中感受到过向心力吗？体验(1)，：在一根结实的细绳的一端拴一个物体，抡动细绳，使小物体做圆周运动（如图） 依次改变转动的角速度、半径和小物体的质量，拉力如何变化。 猜想：(2) 向心力可能与哪些因素有关有关。 r有关m生：向心力可能与、v(w)、 4.利根据牛顿第二定律和向心加速度表达式推导出向心力表达式22?4v2rFm?m?mwr? N2rT 5.分组实验：用圆锥摆粗略验证向心力表达式 2?24g?4?rmgtanm? 只需验证： 验证： 22ThT 记录数据： h/m T/s g h2?4 2T 两者比值1 2 3 4 DIS向心力实验器研究向心力

4、与半径、角速度、质量间的关系6.演示实验：用 DISLab向心力实验器及其工作原理(1)介绍的关wm 质量、角速度我们现在研究的是这个小砝码做圆周运动的向心力和半径r 、系。把它穿在水平连杆上，这是一个悬臂，用手推动悬臂转动起来，砝码也就在水平面内做是已知的，半径通过悬臂上的刻度读出，水平连杆对砝码的拉力的m起了圆周运动。质量另一端挂在悬臂中心的等臂杠杆垂直连杆的与力传感器相连，测量是通过力传感器测量的，水平连杆应牵拉等臂杠杆并将作用力传至垂直连杆通过力传感器测出其大小。转动悬臂，上，m,r与光电门传感器来测量挡光杆的挡光时间，进而求出角速度。运用控制变量法研究F 之间的关系。以及 实验演示：

5、(2)光电门传感器接向心力实验器上，将光电门传感器和力传感器固定在朗威DISLab1 入数据采集器第一通道，力传感器接入第二通道。 点击教材专用软件主界面上的实验条目“向心力研究”，打开该软件。2、挡光杆到旋臂轴心的距离、第一次实验时砝码的运3将挡光杆的直径（挡光宽度） 动半径（砝码重心到旋臂轴心的距离）和砝码质量输入表格相应位置。拨动旋臂使点击“开始记录”，保持旋臂静止不动，对传感器进行软件“调零”4并计算之做圆周运动，挡光杆每次通过光电门传感器，系统自动记录下砝码的向心力值F。随着旋臂转速逐渐减慢，软件窗口上方的坐标系内将显示自右上方至出此时的角速度 数据点。左下方分布的一组F-，得“二次

6、拟合”，对数据点进行分析。分别点击“一次拟合”、5点击“停止记录”之间是F-出两条拟合图线。观察可见，二次拟合图线与数据点的分布非常接近，可推断2，得到拟合曲线，观察曲线后，对数据点进行“一次拟合”F-图像”二次方关系。点击“2 之间是正比例关系。F-可推断数据点。对曲线F-6保持砝码的质量不变，改变其运动半径，重复实验，得出几组之间是正比例关F-rF-r值”进行“选择F，点击“图像”得到拟合曲线。观察曲线后可推断 系。数据点。对曲线7保持砝码的运动半径不变，改变其质量，重复实验，得出几组F-之间是正比例图像”得到拟合曲线。观察曲线后可推断F-mF-m进行“选择F值”，点击“ 关系。 m的关系

7、。r、角速度和质量F8根据实验结果，分析向心力与半径 变速圆周运动和一般曲线运动7.90对链球运动慢动作进行观察，链子对球的拉力不是指向圆心，而是与速度夹角小于，总结各自作用。变速圆周运动不是合外力提供向心力，而F度，引导学生将力分解为、Fnt是其中一部分提供向心力。这反过来恰好解释前面的匀速圆周运动为什么合外力提供向心 力。2vmF?不变，一般曲线运动如r大小不变；变速圆周运动，匀速圆周运动v变化，,v、rr何处理呢？引导学生思考，v、r变还是不变，然后运用极限分割思想，将一般曲线分割为很多小圆弧，每段曲率半径r不同，v也不同。每段小圆弧对应的r和v，代入匀速圆周运 动的向心加速度和向心力的公式即为此段的描述，这便是一般曲线运动的处理方法。 8.本节课小结 本节课我们提出了向心力的概念，并根据牛顿第二定律和向心力表达式推导出了向心力表达式，并用圆锥摆和DIS传感器装置分别验证了向心力的表达式。最后我们又了解了做变速圆周运动的物体的受力特点以及提