2010高中物理 4.2 向心力與向心加速度教案 魯科版必修2VIP

1 4 24 2 向心力與向心加速度向心力與向心加速度 教學知識與技能教學知識與技能 1 理解向心加速度和向心力的概念 2 知道向心力和向心加速度 通過實驗探究向心力的大小與質量 角速度 半徑的定量關 系 3 知道在變速圓周運動中 可用上述公式求質點在圓周上某一點的向心力和向心加速度 4 能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力 通過實例認識向心力的作用及來源 過程與方法過程與方法 1 學會有關圓周運動的分析方法 培養(yǎng)理論聯系實際的能力 2 能從日常生活中發(fā)現與物理學有關的問題 并能從物理學的角度比較明確地表述發(fā)現 問題 3 嘗試經過思考發(fā)表自己的見解 嘗試運用圓周運動的規(guī)律解決一些與生產和生活相關 的實際問題 情感態(tài)度與價值觀情感態(tài)度與價值觀 1 領略圓周運動的神奇和諧 發(fā)展對科學的好奇心與學習物理知識的求知欲 2 樂于探究日常生活中的圓周運動所隱藏的物理規(guī)律 有將物理知識應用于生產和生活 的意識 教學重點教學重點 1 理解向心力和向心加速的概念 2 知道向心力大小 F mr 2 m 2 r 向心加速度的大小 a r 2 2 r 并 能用來進行計算 教學難點教學難點 1 勻速圓周運動的向心力和向心加速度都是大小不變 方向在時刻改變 2 理解向心力是按作用效果命名的效果力 教學方法教學方法 實驗法 講授法 歸納法 推理法 教學用具教學用具 投影儀 多媒體 CAI 課件 向心力演示器 鋼球 鋁球 細繩 印泥 白紙 教學過程教學過程 2 一 引入新課 1 設置情景 做 水流星 實驗 并設下疑問 為什么盛水的杯子以一定的速度做圓周運動 水不從 杯里灑出 甚至杯子在豎直面內運動到最高點時 杯口已經朝下 水也不會從杯里灑 出來 2 復習提問 物體分別做直線運動 曲線運動時 所受的合外力 F合與速度 0存在什么關系 描述勻速圓周運動快慢的物理量有哪幾個 這幾個物理量有什么特點 3 引入 由于勻速圓周運動的速度方向時刻在變 所以勻速圓周運動是變速曲線運 動 而力是改變物體運動狀態(tài)的原因 那么做勻速圓周運動的物體所受合外力有 何特點 它的大小 方向各怎樣呢 加速度有如何呢 本節(jié)課我們就來共同學習 這個問題 二 新課教學 1 概念 向心力 實驗 在光滑的水平玻璃板上做實驗 a 用手擊小球 使小球做圓周運動 b 當細銅絲從彈簧末端滑出時 小球沿著切線方向做勻速直線運動 引導學生討論 分析 當小球還沒滑出去時 小球做什么運動 受到哪幾個力的作用 合力是什么 有什么作用 在光滑的玻璃板上套有一張白紙 同時將上述的小球沾上印泥 重復以上實驗 把 在紙上留下的運動軌跡展示給學生看 同樣提問上述問題 并引導學生回答 通過討論得到 做勻速圓周運動的物體受到一個指向圓心的合力合力的作用 這個力叫 向心力 向心加速度 定義 做勻速圓周運動的物體在向心力作用下 必然要產生一個加速度 這個加速 度叫向心加速度 方向 總是沿著半徑指向圓心 2 向心力的大小 3 讓學生猜想向心力大小與哪些因素有關 實驗研究 F向與 m r 的關系 實驗方法 控制變量法 介紹向心力演示的構造和使用方法 3 實驗過程 a 質量不同的鋼球和鋁球 當它們運動的半徑 r 和角速度 相同時 比較向心力的 大小 b 兩個質量相同的小球 保持運動半徑相同 觀察向心力與角速度之間的關系 c 兩個質量相同的小球 保持小球運動的角速度相同 觀察向心力的大小與運動半徑 之間的關系 實驗表格 二球相同的物理量不同的物理量觀察結果 1 r m m 越大 F向越大 2 m r r 越大 F向越大 3 m r 越大 F向越大 實驗結論 F向隨 r w m 的增大而增大 4 總結得到 向心力的大小與物體質量 m 圓周半徑 r 和角速度 都有關系 且給出 公式 F向 mr 2 3 向心加速度 a r 2 向心力的大小還可以用 F向 m 2 r 來表達 同樣向心加速度也可表示為 a 2 r 4 速圓周運動的特點 大小不變 方向始終沿著各點的切線方向 是變速度 F 大小不變 方向始終指向圓心 是變力 它的作用效果 只改變速度的方向 不改變速度的大小 a 大小不變 方向始終指向圓心 是變加速度 它是表示物體速度方向改變快慢的物理量 以上各點說明了勻速圓周運動是變加速運動 4 指出 當 w 一定時 a r 當 v 一定時 a 1 r 5 接下來請同學們思考以下 3 個問題 系著繩子的小球在水平面上做勻速圓周運動 其圓心在哪里 受到幾個力的作用 向心 力是什么 系著繩子的小球在豎直平面上做勻速圓周運動 小球在最高點 最低點的受力情況如何 3 在圓柱筒內附有一物塊 圓柱筒繞其軸線做勻速轉動 則物塊受到哪些力的作用 4 使轉臺勻速轉動 轉臺上的物體也隨之做勻速圓周運動 轉臺與物體間沒有相對滑動 物體受到哪些力的作用 向心力由什么提供的 講評以上的 3 個問題 得出幾點說明 向心力的來源 做勻速圓周運動的物體所需要的向心力就是物體所受的合力 a 的方向不斷變化 所以勻速圓周運動是瞬時加速度的方向不斷變化的變速運動 向心力是一個效果力 可以是一個力 也可能是幾個力的合力或某個力的分力 不能認 為物體受到一些力作用外 還另外受到向心力 如圖1 如圖2 如圖 4 如圖 3 5 板書設計板書設計 4 2 向心力與向心加速度向心力與向心加速度 一 概念 1 向心力 質點做勻速圓周運動時 在任一的合力都沿著半徑指向圓心 這個合力稱 為向心力 向心力是一個效果力 2 向心加速度 方向 始終沿著半徑指向圓心 二 向心力的大小 實驗研究 F向與 m r 的關系 1 驗方法 控制變量法 2 實驗過程 3 向心力的表達式 F向 mr 2 m 2 r 三 向心加速度的表達式 a r 2 2 r 四 勻速圓周運動的特點 大小不變 方向始終沿著各點的切線方向 是變速度 F 大小不變 方向始終指向圓心 是變力 它的作用效果 只改變速度的方向 不改變速度的大小 a 大小不變 方向始終指向圓心 是變加速度 它是表示物體速度方向改變快慢的物理量 五 說明 1 向心力的來源 做勻速