【核心素养】6.2 向心力-教学设计 （表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 高中物理 年级 高一 学期 秋季
课题 2 向心力（第一课时）
教学目标
物理观念： 1.理解圆周运动中力与运动的关系。 2.知道向心力的概念，知道物体做匀速圆周运动时合力与向心力的关系。 科学思维： 1.能分析影响向心力大小的因素。 2.能从合力与向心力的关系中认识匀速圆周运动。 科学探究： 1.能根据已有生活经验和实验，猜想向心力大小与物体质量、角速度、轨道半径的定性关系。 2.设计实验方案并交流优化。了解向心力演示器的结构和工作原理，会用标尺显示的格数来表示向心力的大小，能设计表格并做好实验数据记录。 3.能够根据实验数据分析得到向心力大小与物体的轨道半径、角速度、质量的关系。能够分析误差产生的原因。 4.反思实验过程并完成实验报告，能用控制变量、图表等来描述实验过程和结果。
教学内容
教学重点： 1.建立与理解向心力的概念。
2.分析向心力的来源。
教学难点： 1.建立与理解向心力的概念。
2.探究向心力的大小。
教学过程
一、提出问题：圆周运动的线速度方向时刻变化，运动状态不断变化，说明物体所受合力不为零，那么使物体做圆周运动的力有什么特点呢？ 二、新课内容 思考与讨论：一个小球在细线的牵引下，绕光滑水平桌面上的图钉做匀速圆周运动（课本27页图 6.2-1）。用剪刀将细线剪断，小球还能做圆周运动吗？你认为使小球做圆周运动的力指向何方？ （课本30页“练习与应用”第3题）一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上有一小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动（图6.2-8）。 如果圆盘光滑，小物体还能做圆周运动吗？什么力对物体做圆周运动起了作用？ 圆柱形转筒绕其竖直中心轴匀速转动，小物体贴在转筒内壁上随转筒一起转动而不滑动。 波轮洗衣机中的脱水筒（课本41页图6-5）在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动。 竖直方向：Ff＝G 水平方向：F合=FN 小球在细绳的作用下在空中水平面内做匀速圆周运动，细绳就沿圆锥面旋转，就成了一个圆锥摆。 向心力 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。这个指向圆心的合力叫做向心力（用Fn表示）。 向心力不是一个真实力，由某个力或几个力的合力提供，是根据力的作用效果命名的。 游乐场里有各种有趣的游戏节目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱，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？ 做一做：感受向心力 如图（课本28页）6.2-3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对沙袋的拉力。换用不同质量的沙袋，并改变沙袋转动的速度和绳的长度， 感受向心力的变化。 实验：探究向心力大小的表达式 实验1：用向心力演示器探究 匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。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，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个小球所受向心力的比值。 通过控制变量法，分别研究向心力F和质量m、转动半径r以及角速度ω之间的关系。 请同学们下载视频观看。 实验2：用计算机和传感器探究 播放视频请同学们观看。 （二）力的大小 或 例题：（课本第30页练习与应用 3）如图6.2-8所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s。盘面上距离圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。 （1）求小物体所受向心力的大小。 （2）关于小物体所受的向心力，甲、乙两人有不同意见；甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力，指向圆心；乙认为小物体有向前运动的趋势，静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此向心力不可能由静摩擦力提供。你的意见是什么？说明理由。 解：（1） （2）甲的意见是正确的。静摩擦力的方向与物体相对接触面运动的总趋势相反，假设在匀速转动过程中，圆盘突然变得光滑，小物体因为惯性将会沿切线方向飞出。从相对运动的视角来看，小物体有相对圆盘沿半径方向向外运动的趋势，故静摩擦力的方向指向圆心。 课堂小结： （一）向心力 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。这个指向圆心的合力叫做向心力（用Fn表示）。 向心力不是一个真实力，由某个力或几个力的合力提供，是根据力的作用效果命名的。 （二）向心力的大小 或 四、作业布置： （一）下载并完成“向心力（第一课时）作业练习”。 （二）下载并观看视频“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”，结合实验手册，做好学生实验预习。