2019_2020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

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．知识与技能1.经过细绳与沙袋力的大小的变化，感受向心力的变化，掌握向心力变化的方法；2.理解向心力的大小和方向，并能用其处理简单的物理问题；二．过程与方法1.通过对实验现象的观察，提高学生对事物变化的分析和概括能力；2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析、处理实验数据的能力。情感态度与价值观1.体验对细绳牵引沙袋力的大小变化，培养学生独立思考的能力。2.通过观察向心力演示器的实验，培养他们谦虚好学的思想和实事求是的态度。3.培养学生应用控制变量法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。
教学重、难点
教学重点：1.可以正确的判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。
教学准备
教具：图钉、细绳、、小球、沙袋、向心力演示器
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课：游乐场里有各种有趣的游戏项目。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?
【教师提出问题】对类似上述的运动应该怎样分析呢？下面让我们从一个简单的平面运动开始研究。讲授新课：（1）一个平面运动的实例【教师演示实验】观察小球的运动实验器材：图钉、细绳、小球。实验步骤：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，观察小球的运动情况；用剪刀剪断细绳，观察小球的运动情况。【教师总结】忽略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，根据拉力的特点可以知道拉力的方向指向圆心。实验结论：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。【教师提问】那么，我们知道了向心力的定义，向心力的大小又要怎样判断？（2）引导学生感受向心力的大小【学生实验】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，并改变沙袋转动的速度和绳的长度，感受向心力的变化。（3）探究向心力大小的表达式【教师演示实验】向心力演示器实验器材：向心力演示器、小球实验步骤：①保持和r相同，研究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)，记录实验教据。②保持m和r相同，研究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)，记录实验数据。③保持和m相同，研究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)，记录实验数据。实验结果：做匀速圆周运动所需向心力的大小，在质量和角速度一定时，与半径成正比；在质量和半径一定时，与角速度的平方成正比；在半径和角速度一定时，与质量成正比。【教师总结】精确地实验表明，向心力的大小可以表示为【教师引导提问】那么，根据前面的学习：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情况如图所示，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。根据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，提供物体做圆周运动所需的向心力，改变物体速度的方向。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，但在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，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，就可以采用圆周运动的分析方法来处理了。【教师引导补充】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，静摩擦力提供向心力，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.当角速度一定时,绳子越短越易断
D.当线速度一定时,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提供小球做圆周运动的向心力
D.槽对小球弹力的水平分力提供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”的实验。抡动细绳使钢球在光滑水平台面上做圆周运动,则(
)A.绳对钢球的拉力提供向心力
B.桌面对钢球的支持力提供向心力
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为抗拉能力相同的两根线,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,当转轴的角速度逐渐增大时(??
)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
学生观察图片思考讨论学生了解实验器材和实验步骤并观察老师的演示实验需要学生动手实验学生了解实验器材和实验步骤并观察老师的演示实验，思考如何计算通过教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
通过生活中常见的游戏运动激发学生的学习兴趣，引出本节课题通过去演示实验的观察引入“向心力”锻炼学生的动手能力在研究匀速圆周运动向心力变化实验帮助下成功引入变速圆周运动引导学生自主总结了解变速圆周运动锻炼学生的理解和解决实际的能力，掌握常见匀速圆周运动中力与运动解题示例掌握圆周运动临界问题巩固本节知识巩固本节知识
板书设计
§5.2
运动的合成与分解一个平面运动的实例观察小球的运动理论分析小球的运动向心力的大小和方向向心力的大小向心力的方向常见的圆周运动和圆周运动中的临界问题
教学后记
引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
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