2024-2025学年高中物理第六章圆周运动第二节向心力教案新人教版必修第二册

PAGE9-向心力教学设计科目物理课题向心力课时1课时教学目标与核心素养一．学问与技能1.经过细绳与沙袋力的大小的变更，感受向心力的变更，驾驭向心力变更的方法；2.理解向心力的大小和方向，并能用其处理简洁的物理问题；二．过程与方法1.通过对试验现象的视察，提高学生对事物变更的分析和概括实力；2.经验科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培育学生视察、分析、处理试验数据的实力。情感看法与价值观1.体验对细绳牵引沙袋力的大小变更，培育学生独立思索的实力。2.通过视察向心力演示器的试验，培育他们虚心好学的思想和实事求是的看法。3.培育学生应用限制变量法解决物理问题的科学思维方法，培育学生的创建性思维过程以及初步的视察、分析和概括实力。教学重、难点教学重点：1.可以正确的推断出匀速圆周运动向心力的大小及方向；2.明确对于向心力的理解以及向心力的来源。教学难点：1.两种圆周运动的比较；了解变速圆周运动；2.利用向心力的公式解决圆周运动实际问题；探究向心力大小和运动学之间的关系。教学打算教具：图钉、细绳、、小球、沙袋、向心力演示器教学过程老师活动学生活动设计意图导入新课：游乐场里有各种好玩的嬉戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的宠爱。飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到了哪些力?所受合力的方向有什么特点?【老师提出问题】对类似上述的运动应当怎样分析呢？下面让我们从一个简洁的平面运动起先探讨。讲授新课：（1）一个平面运动的实例【老师演示试验】视察小球的运动试验器材：图钉、细绳、小球。试验步骤：将细绳的一端用图钉固定在光滑桌面上，另一端系在小球上，给小球一个力，让小球绕图钉运动，视察小球的运动状况；用剪刀剪断细绳，视察小球的运动状况。【老师总结】忽视小球运动时受到的阻力，在桌面上做匀速圆周运动的小球所受的合力为细线的拉力，拉力即为使小球做圆周运动的力，依据拉力的特点可以知道拉力的方向指向圆心。试验结论：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。这个指向圆心的力就叫作向心力。【老师提问】那么，我们知道了向心力的定义，向心力的大小又要怎样推断？（2）引导学生感受向心力的大小【学生试验】如图所示，在绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体)，另一端握在手中。将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。此时，沙袋所受的向心力近似等于手通过绳时沙袋的拉力。换用不同质量的沙袋，并变更沙袋转动的速度和绳的长度，感受向心力的变更。（3）探究向心力大小的表达式【老师演示试验】向心力演示器试验器材：向心力演示器、小球试验步骤：①保持和r相同，探讨小球做圆周运动所需向心力F与质量m之间的关系(如图甲所示)，记录试验教据。②保持m和r相同，探讨小球做圆周运动所需向心力F与角速度之间的关系(如图乙所示)，记录试验数据。③保持和m相同，探讨小球做圆周运动所需向心力F与半径r之间的关系(如图丙所示)，记录试验数据。试验结果：做匀速圆周运动所需向心力的大小，在质量和角速度肯定时，与半径成正比；在质量和半径肯定时，与角速度的平方成正比；在半径和角速度肯定时，与质量成正比。【老师总结】精确地试验表明，向心力的大小可以表示为【老师引导提问】那么，依据前面的学习：通过对于向心力的理解，得出向心力的大小和方向。（4）变速圆周运动和一般曲线运动的受力状况如图所示，做圆周运动的物体正在加速转动。O点是物体运动轨迹的圆心，F是绳对物体的拉力。依据F产生的效果，可以把力F分解成两个相互垂直的分力：跟圆周相切的分力和指向圆心的分力。与物体运动的速度同向，使得物体的速度越来越大；指向圆心，供应物体做圆周运动所需的向心力，变更物体速度的方向。运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。尽管这时曲线各个位置的弯曲程度不一样，但在探讨时，可以把这条曲线分割为很多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采纳圆周运动的分析方法来处理了。【老师引导补充】常见的匀速圆周运动中的力与运动解题示例圆锥摆圆周运动中的临界问题（1）不滑动质量为m的物体在水平面上做圆周运动或随圆盘一起转动（如图所示）时，静摩擦力供应向心力，当静摩擦力达到最大值时，物体运动的速度也达到最大，即，解得。（2）绳子被拉断质量为m的物体被长为l的轻绳拴着（如图所示），且绕绳的另一端O在水平面内做匀速圆周运动，当绳子的拉力达到最大值时，物体的速度最大，即，解得。这就是物体在半径为l的圆周上运动的临界速度。课堂练习：1、如图所示,小球在细绳的作用下在光滑水平桌面上做匀速圆周运动,以下说法正确的是(

)A.小球受到重力、桌面的支持力、绳的拉力和向心力的作用

B.在绳长固定时,当转速增为原来的4倍时,绳子的张力增大为原来的16倍

C.当角速度肯定时,绳子越短越易断

D.当线速度肯定时,绳子越长周期越小答案：B2、水平放置的平板表面有一个圆形浅槽，如图所示。一个小球在水平槽内滚动直至停下，在此过程中()A.小球受四个力，合力方向指向圆心B.小球受三个力，合力方向指向圆心C.槽对小球作用力的合力供应小球做圆周运动的向心力D.槽对小球弹力的水平分力供应小球做圆周运动的向心力答案：D3、如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱()A.运动周期为B.线速度的大小为C.受摩天轮作用力的大小始终为D.所受合力的大小始终为答案：BD4、如图,用一端拴有钢球的细绳做“感受向心力”的试验。抡动细绳使钢球在光滑水平台面上做圆周运动,则()A.绳对钢球的拉力供应向心力

B.桌面对钢球的支持力供应向心力

C.只减小钢球的绕行速度,绳的拉力将减小

D.松手后钢球仍能维持圆周运动答案：AC5、如图所示,OO'为竖直轴,MN为固定在OO'上的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球A、B套在水平杆上,AC和BC为抗拉实力相同的两根线,C端固定在转轴OO'上。当细线拉直时,A、B两球转动半径之比恒为2:1,当转轴的角速度渐渐增大时(

)A.AC先断

B.BC先断 C.两细线同时断

D.不能确定哪根细线先断答案：A学生视察图片思索探讨学生了解试验器材和试验步骤并视察老师的演示试验须要学生动手试验学生了解试验器材和试验步骤并视察老师的演示试验，思索如何计算通过老师的引导正确的理解向心力的大小和方向变速圆周运动向心力方向、大小的分析方法物体随圆盘做匀速圆周运动，不滑动物体做圆周运动的临界速度学生练习学生练习通过生活中常见的嬉戏运动激发学生的学习爱好，引出本节课题通过去演示试验的视察引入“向心力”熬炼学生的动手实力在探讨匀速圆周运动向心力变更试验帮助下胜利引入变速圆周运动引导学生自主总结了解变速圆周运动熬炼学生的理解和解决实际的实力，驾驭常见匀速圆周运动中力与运动解题示例驾驭