【物理新教材】6.2 向心力 教學(xué)設(shè)計(jì)（2）-人教版高中物理必修第二冊(cè)

第六章圓周運(yùn)動(dòng)6.2向心力向心力是高中物理新教材必修2第六章第二節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課是從動(dòng)力學(xué)的角度研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的，這部分知識(shí)是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)好這部分知識(shí)，可以為后面的天體運(yùn)動(dòng)和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)打好基礎(chǔ)。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到“向心力不是一個(gè)新的性質(zhì)力，而是一個(gè)效果力”，也即讓學(xué)生初步學(xué)會(huì)分析向心力的來(lái)源。最后分析一般曲線運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力?！疚锢碛^念】培養(yǎng)相互作用觀念，了解向心力概念，知道向心力是根據(jù)力的效果命名的一種力，知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的情景計(jì)算。【科學(xué)思維】通過(guò)對(duì)向心力大小與哪些因素有關(guān)的探究，并熟悉科學(xué)探究的一般過(guò)程：提出問(wèn)題——猜想與假設(shè)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——分析數(shù)據(jù)——得出結(jié)論?！究茖W(xué)探究】通過(guò)對(duì)向心力概念的探究體驗(yàn)，讓學(xué)生理解其概念的內(nèi)涵。并熟悉處理問(wèn)題的一般方法：提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】實(shí)例、實(shí)驗(yàn)緊密聯(lián)系生活，拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】明確向心力的概念、性質(zhì)、公式【教學(xué)難點(diǎn)】向心力大小和方向PPT【新課導(dǎo)入】游樂(lè)場(chǎng)里有各種有趣的游戲項(xiàng)目?？罩酗w椅因其刺激性而深受很多年輕人的喜愛(ài)。飛椅與人一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？【新課講授】一、向心力★思考與討論一個(gè)小球在細(xì)線的牽引下，繞光滑桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。用剪刀將細(xì)線剪斷，觀察小球的運(yùn)動(dòng)。你認(rèn)為使小球做圓周運(yùn)動(dòng)的力指向何方？大量實(shí)例都表明：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力總指向圓心。這個(gè)指向圓心的力就叫作向心力應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為具有某種性質(zhì)的力來(lái)命名的。它是由某個(gè)力或者幾個(gè)力的合力提供的，是根據(jù)力的作用效果命名的。例如，地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)對(duì)地球的引力提供向心力；在本節(jié)的“問(wèn)題”所說(shuō)的空中飛椅項(xiàng)目中，飛椅與人一起做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn則是由繩子斜向上方的拉力F和所受重力G的合力提供的二、向心力的大小【做一做】感受向心力如圖6.2-3所示，在繩子的一端拴一個(gè)小沙袋（或其他小物體），另一端握在手中。將手舉過(guò)頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，沙袋所受的向心力近似等于手通過(guò)繩對(duì)沙袋的拉力。換用不同質(zhì)量的沙袋，并改變沙袋轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和繩的長(zhǎng)度，感受向心力的變化。通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)，可以知道：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑等因素有關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)】探究向心力大小的表達(dá)式向心力演示器如圖6.2-4所示。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1，可以使變速塔輪2和3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的小球也隨著做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)小球的壓力提供。球?qū)醢宓姆醋饔昧Γㄟ^(guò)橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8。根據(jù)標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計(jì)算出兩個(gè)球所受向心力的比值。請(qǐng)你用上面介紹的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究向心力大小與物體的質(zhì)量、速度和軌道半徑等因素的關(guān)系。三、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)仔細(xì)觀察運(yùn)動(dòng)員擲鏈球時(shí)的動(dòng)作，結(jié)合手握繩子使沙袋加速轉(zhuǎn)動(dòng)的體會(huì)，可以發(fā)現(xiàn)：我們使沙袋加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繩子牽引沙袋的方向并不與沙袋運(yùn)動(dòng)的方向垂直。也就是說(shuō)，沙袋加速時(shí)，它所受的力并不嚴(yán)格指向運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心。圖6.2-5表示做圓周運(yùn)動(dòng)的沙袋正在加速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。O是沙袋運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，F(xiàn)是繩對(duì)沙袋的拉力。根據(jù)F產(chǎn)生的效果，可以把F分解為兩個(gè)相互垂直的分力：跟圓周相切的分力Ft和指向圓心的分力Fn。Ft與沙袋運(yùn)動(dòng)的速度同向，使得沙袋的速度越來(lái)越大；Fn指向圓心，提供沙袋做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，改變沙袋速度的方向。運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為一般的曲線運(yùn)動(dòng)。盡管這時(shí)曲線各個(gè)位置的彎曲程度不樣，但在研究時(shí)，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點(diǎn)在每小段的運(yùn)動(dòng)都可以看作圓周運(yùn)動(dòng)的一部分（圖6.2-6）。這樣，在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采