6-3向心加速度教學(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)6.3向心加速度本節(jié)課主要采用了教師啟發(fā)、講授，學(xué)生探究、討論相結(jié)合教學(xué)方式。對(duì)于向心加速度公式的獲得根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和教學(xué)實(shí)際，采取了直接告知的方式，對(duì)于一些學(xué)有余力的同學(xué)可以引導(dǎo)他們對(duì)課本中的“拓展學(xué)習(xí)”部分進(jìn)行課下自學(xué)，以滿(mǎn)足他們的求知欲?！疚锢碛^念】樹(shù)立運(yùn)動(dòng)觀念，知道向心加速度的表達(dá)式，會(huì)選擇合適的公式用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算；【科學(xué)思維】體會(huì)速度變化量的處理特點(diǎn)，體驗(yàn)向心加速度的導(dǎo)出過(guò)程，教師啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀、思考、討論、交流學(xué)習(xí)成果。【科學(xué)探究】領(lǐng)會(huì)推導(dǎo)過(guò)程中用到的數(shù)學(xué)方法。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】培養(yǎng)學(xué)生思維能力和分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生探究問(wèn)題的品質(zhì)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1、理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)中加速度的產(chǎn)生原因。2、掌握向心加速度的確定方法和計(jì)算公式。【教學(xué)難點(diǎn)】向心加速度方向的確定過(guò)程和向心加速度公式的推導(dǎo)與應(yīng)用。PPT【新課導(dǎo)入】天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室在軌飛行時(shí)，可認(rèn)為它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。盡管線速度大小不變，但方向卻時(shí)刻變化，因此，它運(yùn)動(dòng)的加速度一定不為0。那么，該如何確定它在軌飛行時(shí)加速度的方向和大小呢？【新課講授】一、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力提供向心力，合力的方向總是指向圓心，如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律，物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向與它所受合力的方向相同。因此，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度總指向圓心，我們把它叫作向心加速度二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小根據(jù)牛頓第二定律和向心力表達(dá)式，可得出向心加速度的大小【思考與討論】從公式看，線速度一定時(shí)，向心加速度與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑成反比；從公式看，角速度一定時(shí)，向心加速度與半徑成正比。自行車(chē)的大齒輪、小齒輪、后輪的半徑不一樣，它們的邊緣有三個(gè)點(diǎn)A、B、C，如圖6.3-2所示。其中哪兩點(diǎn)向心加速度的關(guān)系適用于“向心加速度與半徑成正比”，哪兩點(diǎn)適用于“向心加速度與半徑成反比”？給出解釋。牛頓第二定律和向心力表達(dá)式，可得出向心加速度的大小【拓展學(xué)習(xí)】推導(dǎo)向心加速度公式如圖6.3-4甲所示，一物體沿著圓周運(yùn)動(dòng)，在A、B兩點(diǎn)的速度分別為vA、vB，可以分四步確定物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向。第一步，根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿著切線方向，畫(huà)出物體經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度方向，分別用vA、vB表示，如圖甲所示。第二步，平移vA至B點(diǎn)，如圖乙所示。第三步，根據(jù)矢量運(yùn)算法則，做出物體由A點(diǎn)到B點(diǎn)的速度變化量Δv，其方向由vA的箭頭位置指向vB的箭頭位置，如圖丙所示。由于物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，vA、vB的大小相等，所以，Δv與vA、vB構(gòu)成等腰三角形。第四步，假設(shè)由A點(diǎn)到B點(diǎn)的時(shí)間極短，在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小一定的情況下，A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離將非常小，作出此時(shí)的Δv，如圖丁所示。仔細(xì)觀察圖丁，可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)，Δv與vA、vB都幾乎垂直，因此Δv的方向幾乎沿著圓周的半徑，指向圓心。由于加速度a與Δv的方向是一致的，所以從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析也可以發(fā)現(xiàn)：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度指向圓心。仔細(xì)觀察圖丁，可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)，Δv與vA、vB都幾乎垂直，因此Δv的方向幾乎沿著圓周的半徑，指向圓心。由于加速度a與Δv的方向是一致的，所以從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度分析也可以發(fā)現(xiàn)：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度指向圓心?！纠}】如圖6.3-3所示，在長(zhǎng)為l的細(xì)繩下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，捏住繩子的上端，使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就成了一個(gè)圓錐擺。當(dāng)繩子跟豎直方向的夾角為θ時(shí)，小球運(yùn)動(dòng)的向心加速度an的大小為多少？通過(guò)計(jì)算說(shuō)明：要增大夾角θ，應(yīng)該增大小球運(yùn)動(dòng)的角速度ω。【分析】由于小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度的方向始終指向圓心?？梢愿鶕?jù)受力分析，求出向心力的大小，進(jìn)而求出向心加速度的大小。根據(jù)向心加速度公式，分析小球做