2024-2025學(xué)年高中物理第六章圓周運(yùn)動(dòng)第二節(jié)向心力教案新人教版必修第二冊(cè)

PAGE9-向心力教學(xué)設(shè)計(jì)科目物理課題向心力課時(shí)1課時(shí)教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)一．學(xué)問(wèn)與技能1.經(jīng)過(guò)細(xì)繩與沙袋力的大小的變更，感受向心力的變更，駕馭向心力變更的方法；2.理解向心力的大小和方向，并能用其處理簡(jiǎn)潔的物理問(wèn)題；二．過(guò)程與方法1.通過(guò)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象的視察，提高學(xué)生對(duì)事物變更的分析和概括實(shí)力；2.經(jīng)驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)探究的思維方法，培育學(xué)生視察、分析、處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)力。情感看法與價(jià)值觀1.體驗(yàn)對(duì)細(xì)繩牽引沙袋力的大小變更，培育學(xué)生獨(dú)立思索的實(shí)力。2.通過(guò)視察向心力演示器的試驗(yàn)，培育他們虛心好學(xué)的思想和實(shí)事求是的看法。3.培育學(xué)生應(yīng)用限制變量法解決物理問(wèn)題的科學(xué)思維方法，培育學(xué)生的創(chuàng)建性思維過(guò)程以及初步的視察、分析和概括實(shí)力。教學(xué)重、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1.可以正確的推斷出勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的大小及方向；2.明確對(duì)于向心力的理解以及向心力的來(lái)源。教學(xué)難點(diǎn)：1.兩種圓周運(yùn)動(dòng)的比較；了解變速圓周運(yùn)動(dòng)；2.利用向心力的公式解決圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)際問(wèn)題；探究向心力大小和運(yùn)動(dòng)學(xué)之間的關(guān)系。教學(xué)打算教具：圖釘、細(xì)繩、、小球、沙袋、向心力演示器教學(xué)過(guò)程老師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課：游樂(lè)場(chǎng)里有各種好玩的嬉戲項(xiàng)目?？罩酗w椅因其刺激性而深受很多年輕人的寵愛(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)?【老師提出問(wèn)題】對(duì)類似上述的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)怎樣分析呢？下面讓我們從一個(gè)簡(jiǎn)潔的平面運(yùn)動(dòng)起先探討。講授新課：（1）一個(gè)平面運(yùn)動(dòng)的實(shí)例【老師演示試驗(yàn)】視察小球的運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)器材：圖釘、細(xì)繩、小球。試驗(yàn)步驟：將細(xì)繩的一端用圖釘固定在光滑桌面上，另一端系在小球上，給小球一個(gè)力，讓小球繞圖釘運(yùn)動(dòng)，視察小球的運(yùn)動(dòng)狀況；用剪刀剪斷細(xì)繩，視察小球的運(yùn)動(dòng)狀況?！纠蠋熆偨Y(jié)】忽視小球運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力，在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球所受的合力為細(xì)線的拉力，拉力即為使小球做圓周運(yùn)動(dòng)的力，依據(jù)拉力的特點(diǎn)可以知道拉力的方向指向圓心。試驗(yàn)結(jié)論：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。【老師提問(wèn)】那么，我們知道了向心力的定義，向心力的大小又要怎樣推斷？（2）引導(dǎo)學(xué)生感受向心力的大小【學(xué)生試驗(yàn)】如圖所示，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)繩時(shí)沙袋的拉力。換用不同質(zhì)量的沙袋，并變更沙袋轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和繩的長(zhǎng)度，感受向心力的變更。（3）探究向心力大小的表達(dá)式【老師演示試驗(yàn)】向心力演示器試驗(yàn)器材：向心力演示器、小球試驗(yàn)步驟：①保持和r相同，探討小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F與質(zhì)量m之間的關(guān)系(如圖甲所示)，記錄試驗(yàn)教據(jù)。②保持m和r相同，探討小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F與角速度之間的關(guān)系(如圖乙所示)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。③保持和m相同，探討小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F與半徑r之間的關(guān)系(如圖丙所示)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小，在質(zhì)量和角速度肯定時(shí)，與半徑成正比；在質(zhì)量和半徑肯定時(shí)，與角速度的平方成正比；在半徑和角速度肯定時(shí)，與質(zhì)量成正比?！纠蠋熆偨Y(jié)】精確地試驗(yàn)表明，向心力的大小可以表示為【老師引導(dǎo)提問(wèn)】那么，依據(jù)前面的學(xué)習(xí)：通過(guò)對(duì)于向心力的理解，得出向心力的大小和方向。（4）變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力狀況如圖所示，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體正在加速轉(zhuǎn)動(dòng)。O點(diǎn)是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，F(xiàn)是繩對(duì)物體的拉力。依據(jù)F產(chǎn)生的效果，可以把力F分解成兩個(gè)相互垂直的分力：跟圓周相切的分力和指向圓心的分力。與物體運(yùn)動(dòng)的速度同向，使得物體的速度越來(lái)越大；指向圓心，供應(yīng)物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，變更物體速度的方向。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)位置的彎曲程度不一樣，但在探討時(shí)，可以把這條曲線分割為很多很短的小段，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。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)，就可以采納圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法來(lái)處理了?！纠蠋熞龑?dǎo)補(bǔ)充】常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的力與運(yùn)動(dòng)解題示例圓錐擺圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題（1）不滑動(dòng)質(zhì)量為m的物體在水平面上做圓周運(yùn)動(dòng)或隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖所示）時(shí)，靜摩擦力供應(yīng)向心力，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的速度也達(dá)到最大，即，解得。（2）繩子被拉斷質(zhì)量為m的物體被長(zhǎng)為l的輕繩拴著（如圖所示），且繞繩的另一端O在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子的拉力達(dá)到最大值時(shí)，物體的速度最大，即，解得。這就是物體在半徑為l的圓周上運(yùn)動(dòng)的臨界速度。課堂練習(xí)：1、如圖所示,小球在細(xì)繩的作用下在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是(

)A.小球受到重力、桌面的支持力、繩的拉力和向心力的作用

B.在繩長(zhǎng)固定時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)速增為原來(lái)的4倍時(shí),繩子的張力增大為原來(lái)的16倍

C.當(dāng)角速度肯定時(shí),繩子越短越易斷

D.當(dāng)線速度肯定時(shí),繩子越長(zhǎng)周期越小答案：B2、水平放置的平板表面有一個(gè)圓形淺槽，如圖所示。一個(gè)小球在水平槽內(nèi)滾動(dòng)直至停下，在此過(guò)程中()A.小球受四個(gè)力，合力方向指向圓心B.小球受三個(gè)力，合力方向指向圓心C.槽對(duì)小球作用力的合力供應(yīng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力D.槽對(duì)小球彈力的水平分力供應(yīng)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力答案：D3、如圖所示,摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．座艙的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)半徑為R,角速度大小為ω,重力加速度為g,則座艙()A.運(yùn)動(dòng)周期為B.線速度的大小為C.受摩天輪作用力的大小始終為D.所受合力的大小始終為答案：BD4、如圖,用一端拴有鋼球的細(xì)繩做“感受向心力”的試驗(yàn)。掄動(dòng)細(xì)繩使鋼球在光滑水平臺(tái)面上做圓周運(yùn)動(dòng),則()A.繩對(duì)鋼球的拉力供應(yīng)向心力

B.桌面對(duì)鋼球的支持力供應(yīng)向心力

C.只減小鋼球的繞行速度,繩的拉力將減小

D.松手后鋼球仍能維持圓周運(yùn)動(dòng)答案：AC5、如圖所示,OO'為豎直軸,MN為固定在OO'上的水平光滑桿,有兩個(gè)質(zhì)量相同的金屬球A、B套在水平桿上,AC和BC為抗拉實(shí)力相同的兩根線,C端固定在轉(zhuǎn)軸OO'上。當(dāng)細(xì)線拉直時(shí),A、B兩球轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比恒為2:1,當(dāng)轉(zhuǎn)軸的角速度漸漸增大時(shí)(

)A.AC先斷

B.BC先斷 C.兩細(xì)線同時(shí)斷

D.不能確定哪根細(xì)線先斷答案：A學(xué)生視察圖片思索探討學(xué)生了解試驗(yàn)器材和試驗(yàn)步驟并視察老師的演示試驗(yàn)須要學(xué)生動(dòng)手試驗(yàn)學(xué)生了解試驗(yàn)器材和試驗(yàn)步驟并視察老師的演示試驗(yàn)，思索如何計(jì)算通過(guò)老師的引導(dǎo)正確的理解向心力的大小和方向變速圓周運(yùn)動(dòng)向心力方向、大小的分析方法物體隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不滑動(dòng)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度學(xué)生練習(xí)學(xué)生練習(xí)通過(guò)生活中常見(jiàn)的嬉戲運(yùn)動(dòng)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛(ài)好，引出本節(jié)課題通過(guò)去演示試驗(yàn)的視察引入“向心力”熬煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)力在探討勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力變更試驗(yàn)幫助下勝利引入變速圓周運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)了解變速圓周運(yùn)動(dòng)熬煉學(xué)生的理解和解決實(shí)際的實(shí)力，駕馭常見(jiàn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中力與運(yùn)動(dòng)解題示例駕馭