《第2節(jié)向心力與向心加速度》教學設(shè)計(安徽省市級優(yōu)課)-物理教案

5.6向心力與向心加速度一、教材分析

課標分析：能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力?！断蛐牧εc向心加速度》一節(jié)是普通高中課程曲線運動的重點、難點，具有承前啟后的作用。它既是本章知識的一個拐點，又是本章內(nèi)容拓展的重要基礎(chǔ)；通過學習，既能使學生從對圓周運動的表面認識上升到理論分析，又能讓學生從生活中的圓周運動分析提高到對天體運動及帶電粒子在電磁場中的運動的分析及推演。同時，《向心力與向心加速度》一節(jié)能夠充分體現(xiàn)力和運動的在物理學中的重要性，是運動與力關(guān)系學習的好素材。二、學情分析學生通過前面的學習，理解了質(zhì)量、力與加速度的關(guān)系，了解了描述圓周運動的各個物理量及其關(guān)系，認識了勻速圓周運動指向圓心的向心加速度，并且學生已經(jīng)經(jīng)歷了同學之間相互協(xié)作、相互討論、相互交流及最后的成果展示的學習過程，具備了處理問題的一般思路方法：提出問題—分析問題—解決問題。三、教學過程知識與技能1、理解向心力的概念。2、知道向心力與哪些因素有關(guān)，理解公式的確切含義并能用來計算。3、能夠應用向心力公式求解圓周運動的問題。過程與方法根據(jù)牛頓第二定律得出勻速圓周運動的物體所受合外力的方向和大小，即向心力的大小和方向。通過向心力演示器實驗驗證向必力的表達式。討論變速圓周運動和一般曲線運動。情感態(tài)度價值觀使用生活中的常見物品做實驗，拉近科學與學生的距離，使學生感到科學就在自己身邊，對科學產(chǎn)生親切感。教學重點理解向心力公式的確切含義。教學難點向心力公式的運用。教學過程我們知道，如果物體不受力，將保持靜止或勻速直線運動。我們還知道，力的作用效果之一是改變物體的運動狀態(tài)，即改變物體速度的大小或（和）方向。所以，沿著圓周運動的物體合力一定不為零，那么做圓周運動的物體所受合力有什么特點呢？這就是這一節(jié)我們要研究的問題。一、向心力做圓周運動的物體為什么不沿直線飛去而是沿著一個圓周運動？那是因為它受到了力的作用。用手掄著一個被繩系著的物體，使它做圓周運動，是繩子的力在拉著它。月球繞著地球轉(zhuǎn)動，是地球?qū)υ虑虻囊υ凇袄敝Ｗ鰟蛩賵A周運動的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力。這個合力就叫做向心力，即：1、向心力：做勻速圓周運動的物體，會受到指向圓心的合力，這個合力叫做向必力。（1）向心力總是指向圓心，始終與線速度垂直，只改變速度的方向而不改變大小。（2）向心力是根據(jù)力的作用效果命名，可是各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，還可以是某個力的分力。（3）如果物體做勻速圓周運動，向心力就是物體受到的合外力；如果物體做非勻速圓周運動（線速度大小時刻改變），向心力并非是物體受到的合外力。如圖，在線的一端系一個小球，另一端牽在手里，將手舉過頭頂，使小球在水平面內(nèi)做圓周運動，感受球運動時對手的拉力；改變小球轉(zhuǎn)動的快慢、線的長度或小球的質(zhì)量，感受向心力的變化跟那些因素有關(guān)。隨著小球質(zhì)量變大、角速度變大、轉(zhuǎn)動半徑變大，小球?qū)κ值睦σ沧兇?，說明小球受的向心力變大。那么它們的定量關(guān)系怎樣呢？把向心加速度的表達式代入牛頓第二定律，可得：2、向心力的大小=二、向心力大小的粗略驗證分析課本實驗，加深對向心力的理解：1、用秒表記錄鋼球運動若干周的時間，再通過紙上的圓測出鋼球做勻速圓周運動的半徑，算出線速度。2、用天平測出鋼球的質(zhì)量。3、用公式計算鋼球所受的向心力。4、利用F=mgtanθ算出向心力的大小。5、比較兩種方法得到的力，并對實驗可靠性做評估。三、變速圓周運動和一般曲線運動物體做加速圓周運動時，合外力方向與速度方向夾角小于900，此時把F分解為兩個互相垂直的分力：跟圓相切的Ft和指向圓心的Fn，如圖所示，其中Ft只改變v的大小，F(xiàn)n只改變v的方向，F(xiàn)n產(chǎn)生的加速度就是向心加速度。同理，F(xiàn)與v的夾角大于900時，F(xiàn)t使v減速，F(xiàn)n改變v的方向，綜上：1、同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就是變速圓周運動。FFFFtFnFtFnFOOO鏈球運動員用力掄起鏈球時，是什么力使它加速的？小物體放在圓臺上隨圓臺一起加速轉(zhuǎn)動時，小物體受的摩擦力指向圓心嗎？使物體加速的力是什么力？2、一般曲線運動運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，稱為一般的曲線運動。一般的曲線運動可以把曲線分割成許多小段，每