高中物理人教版必修2向心力教学设计

1、向心力教学设计教学目标知识与技能：理解向心力的概念及其表达式的确切含义知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用来进行计算知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度过程与方法：从牛顿第二定律和向心加速度公式推出向心力公式，并通过圆锥摆实验粗略验证向心力的表 达式通过教材上“做一做”中的实验，得到影响向心力大小的因素。进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运 动及一般曲线运动的各自特点情感态度与价值观：在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力感受成功的快乐体会实验的意义，激发学习物理的兴趣教学重点、难点教学重点：牛顿

2、第二定律在圆周运动上的应用明确向心力的意义，会确定轨道平面、圆心及向心力教学 难点：1.如何确定向心力以及影响向心力的因素2.如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象教学过程新课导入前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，得到了匀速圆周运动向心加速度的表达式根据牛顿第二定律，产生向心加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合 力，这个合力就叫做向心力。这节课我们就来学习物体做圆周运动的动力学特征向心力新课教学一、向心力a向心力的大小2问：请同学们阅读教材“向心力”部分，思考并回答以下问题，1 举出几个物体做圆周运动的实例，并说明这些物体为什么不沿直线飞去2 用牛顿第二定律推导出匀速

3、圆周运动的向心力表达式请同学们把刚才由牛顿第二定律推出的向心力的表达式展示出来投影学生推出的向心力表达式：f =mv /rnf =mr2n课堂训练例题：长为 l =40cm 的细绳，一端拴一个质量 m=0.20kg 的小球，在光滑的水平桌面内绕绳的另 一端做匀速圆周运动。若小球绕圆心转动的角速度 =5.0 rad/s ，求绳对小球的拉力多大？ob向心力的方向问：我们刚才在圆周运动中通过应用牛顿第二定律得到了向心力的大小的表达式，而力是 矢量，既有大小又有方向，那么现在请大家思考一下向心力的方向指向哪里？教师指引性地给出结论：圆周运动是变速运动，有加速度，故做圆周运动的物体一定受到力的作用而我们

4、知道做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速 度一定是由于它受到了指向圆心的合力的作用这个合力叫做向心力c向心力的作用效果问：我们现在已经知道向心力的大小和方向，那么这个向心力起到什么样的作用呢？（引 导）大家可以猜想一下，做圆周运动的物体如果突然不受力了，物体会怎么运动?（可以鼓励同 学用手边的东西做小实验，例如转动钥匙绳）对刚才同学们的答案进行分析总结并做出评价，指出这样的情况下，物体会远离圆心飞出去。也就是说：物体在受到向心力作用时做圆周运动；如果向心力突然消失，物体会飞出去。 这说明向心力的作用效果就是使物体围绕圆心做圆周运动。二、实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表

5、达式我们已经知道了向心力的计算公式，下面来验证一下这个表达式。请同学们阅读教材“实 验”部分，思考下面的问题：1)2)简述实验是如何达到验证的目的实验过程中要注意什么 ?如何保证小球在水平面内做稳定的圆周运动？需要测量3)哪些物理量?实验过程中产生误差的原因主要有哪些 ?请学生认真阅读教材，思考并回答问题，教师听取学生的见解，点评、总结教师巡视并指导学生完成实验，及时发现并记录学生实验过程中存在的问题教师听取学生汇报验证的结果，引导学生对实验的可靠性作出评估发展思维前面同学们已经举出很多圆周运动的例子，那么大家想想这些圆周运动中向心力是由哪些力提供的？（给出几个典型的圆周运动的例子：圆锥摆、马

6、戏团中做“笼中飞车”的摩托车； 用绳子系着的小球在光滑桌面上做圆周运动等等）参考答案：圆锥摆实验中向心力是由拉力和重力的合力提供的；摩托车的向心力由摩托车 的重力和笼子对摩托车的支持力的合力提供；小球的向心力由绳子的拉力提供。从这几个例子可以看出：向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性质的力 来命名的。它是根据力的作用效果命名的。向心力可以由某一个力来提供，也可以由几个力的合力提供，或者也可以由某个力的分力 提供。课堂训练说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的 (师生互动)1 绳的一端拴一小球，手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动2 火星绕太阳运转的向心力是什么

7、力提供的?3 在圆盘上放一个小物块，使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动，分析小物块受几个力， 向心力由谁提供参考答案1解析：小球受重力、支持力、绳的拉力而做匀速圆周运动由于竖直方向小球不运动，故重力、支持力合力为零，那么水平方向上的匀速圆周运动由水平面上的绳的拉力来提供 2解析：火星和太阳间的万有引力提供火星运转的向心力3解析：小物块受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供向心力0实验探究 影响向心力的因素请同学们两人一组，完成课本第 54 页“做一做”栏目中的实验，自己感受向心力的大小 在该实验中应用控制变量法，分别做了以下情况：保持小球的线速度不变，感受不同运动半径下绳子的拉力；保持小球的角速

8、度不变，感受不同运动半径下绳子的拉力。提出问题：通过这个实验，请大家思考一下影响向心力大小的因素是什么？三、变速圆周运动和一般曲线运动1、变速圆周运动我们知道力是改变物体运动状态的原因，那么在圆周运动中向心力是如何改变物体的运动 状态的？把做变速圆周运动物体所受的合力沿切线方向和法向方向正交分解，得到一个切向的分力和一个法向的分力。切向分力产生圆周切线方向的加速度（切向加速度），法向分力产生向心 加速度。向心加速度的特点：始终与速度方向垂直，其表现就是速度方向的改变。即向心加速度只 负责速度的方向变化。切向加速度的特点：始终与速度方向平行，其表现就是速度大小的改变。即切向加速度只 负责速度的大

9、小变化。问：请同学思考，匀速圆周运动的加速度和受力情况应该具有什么样的特点？答案：做匀速圆周运动的物体只有向心力和向心加速度，且大小不变。2、一般曲线运动问：对于做一般曲线运动的物体，我们可以用怎样的分析方法进行简化处理 ? 请同学们阅 读教材发表自己的见解同时再与刚才研究的变速圆周运动去进行对比课堂训练例题：若最大静摩擦力 f ，物体质量为 m，距离轴的距离为 r，为保证物体相对圆盘静止， 则圆盘的角速度是多少?f0课后思考22如下图所示，水平转盘的中心有个竖直小圆筒，质量为 m 的物体 a 放在转盘上，a 到竖直 筒中心的距离为 r，物体 a 通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体 b 相连，b 与 a 质量相同物体 a 与转盘间的最大静摩擦力是正压力的 倍，则转盘转动的角速度在什么范围内，物体 a 才能随 盘转动?说明：根据向心力公式，解题的关键是分析做匀速圆周运动物体的受力情况；明确哪些力 提供了它需要的向心力小结请同学们概括总结本节课的内容投影展示出几个学生的课堂小结，同时引导同学们分析，讨论，并与各自的小结进行对比， 看看谁总结得好，并把自己的体会写下来最后老师给出总结。板书设计向心力一、向心力1、表达式：f =mv /r；f =m