2022-2023年度 名師 《向心力》精品教案

1、PAGE15第六節(jié)向心力教學(xué)設(shè)計一、教材分析向心力一節(jié)是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書必修2第五章曲線運動的重點、難點，具有承前啟后的作用。本節(jié)課是在學(xué)習(xí)圓周運動的概念、描述圓周運動的物理量及力與運動的關(guān)系的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，是對前面所學(xué)知識的檢驗。另外，向心力是對力學(xué)學(xué)習(xí)的延伸，它不同于以前學(xué)習(xí)的重力、彈力等性質(zhì)力，而是一種效果力，實際上就是做圓周運動的物體所受的合力，所以，本節(jié)課也是對物體的受力分析及力的合成與分解的復(fù)習(xí)及鞏固。同時，本節(jié)課還是后續(xù)學(xué)習(xí)和分析“生活中的圓周運動”、“天體運動”及“帶電粒子在磁場中的運動”等知識的基礎(chǔ)，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)能讓學(xué)生明白：做勻速圓周運動的物體所受的合外

2、力等于所需要的向心力。所以，本節(jié)是本章乃至本冊的重要內(nèi)容。二、學(xué)情分析在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻速圓周運動，對勻速圓周運動有了一定的理解。知道描述勻速圓周運動快慢的物理量線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等，并了解了它們之間的關(guān)系。學(xué)生已能夠?qū)\動的物體做簡單的受力分析，明白勻速圓周運動是一種變速運動，但對于是什么力來改變物體的這種運動狀態(tài)，這個力有何特點，這個力與物體所受合外力及描述勻速圓周運動的幾個物理量之間有什么關(guān)系并不清楚。并且學(xué)生已經(jīng)經(jīng)歷了同學(xué)之間相互協(xié)作、相互討論、相互交流的基本學(xué)習(xí)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、教法分析1從硬件配備來看：在教學(xué)

3、中，需要根據(jù)學(xué)生數(shù)量合理安排學(xué)生實驗。讓學(xué)生不再被動的接受知識，而去主動思考。令原本枯燥的理論教學(xué)與自主實驗相結(jié)合，讓課堂增添生氣與樂趣。電子白板的出現(xiàn)無疑是對物理教學(xué)的一大提升，這一點，可從受力分析中體現(xiàn)。在本課的教學(xué)中，對于運動物體的受力分析，可直接在電子白板進(jìn)行顯示，更生動。2從知識內(nèi)容來看：由向心加速度和牛頓第二定律引入向心力是教材所用的方法，學(xué)生對于向心力的理解不是很清楚，本節(jié)讓學(xué)生認(rèn)識實例：用細(xì)線系著小賽車在水平面上做勻速圓周運動，從而引出向心力的概念。對于向心力概念的學(xué)習(xí)，應(yīng)通過對物體受力分析讓學(xué)生明白，向心力是根據(jù)力的效果命名的，而不是根據(jù)力的性質(zhì)命名的，它不是重力、彈力、摩擦

4、力等以外的特殊力，而是做勻速圓周運動的質(zhì)點受到的合外力，沿著半徑指向圓心，它的方向時刻改變。四、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1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。2知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能用來進(jìn)行簡單的情景計算。3知道物體做勻速圓周運動所需要的向心力是物體所受的合外力提供的。（二）過程與方法1通過對向心力概念的探究體驗，讓學(xué)生理解其概念的內(nèi)涵。2通過對向心力大小與哪些因素有關(guān)的探究，熟悉科學(xué)探究的一般過程：提出問題猜想與假設(shè)實驗驗證分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。3在驗證向心力表達(dá)式的過程中，體會物理實驗在處理問題中的作用。（三）情感態(tài)度價值觀實例、實驗緊密聯(lián)系生活，拉近科學(xué)與學(xué)生的

5、距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。五、教學(xué)重點、難點1教學(xué)重點理解向心力的概念、性質(zhì)、公式，會分析向心力的的大小和方向，會利用向心力公式進(jìn)行簡單的計算及分析勻速圓周運動中供求關(guān)系。六、教學(xué)方法探究、講授、小組討論及實驗、練習(xí)七、教具準(zhǔn)備多媒體課件、電子白板、小桶、小球、繩子、向心力演示器、鐵架臺、50g小鉤碼，秒表八、課時安排1課時。九、教學(xué)過程教學(xué)程序教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動思維對話復(fù)習(xí)引入同學(xué)們，大家好！前面我們學(xué)習(xí)了，描述勻速圓周運動的幾個物理量，他們是線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速和向心加速度。提問：1、做勻速圓周運動的物體的加速度有什么特點2、向心加速度的公

6、式是什么今天我們繼續(xù)研究勻速圓周運動。請同學(xué)們把書翻到23頁向心力。查看前面筆記回顧所學(xué)1特點：做勻速圓周運動的物體的向心加速度大小不變、方向不斷變化，時刻指向圓心。2公式：新課學(xué)習(xí)新課學(xué)習(xí)1感知向心力的存在問題：現(xiàn)在請同學(xué)們拿起準(zhǔn)備好的一端系著小桶的繩子，讓它在光滑的桌面上做勻速圓周運動（注意安全），說出你感覺到了什么說出小桶為什么能做圓周運動？過渡語：由此可看出做勻速圓周運動的物體在指向圓心方向上存在力的作用。這個指向圓心的力就稱為向心力，這個力都是來自哪里呢下面我們通過幾個例子來尋找向心力的覺到繩子對手有力的作用小桶受到了繩的拉力作用2尋找向心力的圖片，回答：（1）地球繞太陽近似做什么運

7、動（2）為什么地球繞太陽做這種運動？問題2：對在桌面上做勻速圓周運動的小桶受力分析并求出合力同時播放小球在圓盤上的運動視頻。問題3：請同學(xué)思考如何讓帶細(xì)繩的小桶做不同于在桌面上的勻速圓周運動建立物理模型且分析其受力情況，求出合力？問題4：通過上面例子，總結(jié)歸納勻速圓周運動的受力特點過渡語：做勻速圓周運動的物體總是受到一個指向圓心的合力。這個合力叫做向心力獨立思考，完成受力分析圖小組討論得出結(jié)論1（1）地球繞太陽近似做勻速圓周運動。（2）地球受到太陽的引力作用，引力的方向指向圓心。2F合=T方向指向圓心3（1）圓錐擺（2）F合=mgtan方向指向圓心勻速圓周運動的受力特點：1可受一個力或多個力2

8、合力指向圓心3合力可以是彈力、引力、摩擦力等性質(zhì)力，也可以是這些性質(zhì)力的合力或分力。3認(rèn)識向心力的概念問題：請同學(xué)們在總結(jié)歸納上面問題的基礎(chǔ)上，給出向心力的定義、方向、大小、特點及作用效果?？偨Y(jié)歸納，交流評價，記錄筆記1定義：把做勻速圓周運動的物體始終指向圓心的合力叫做向心力方向：始終指向圓心與速度方向垂直大小：Fn=F合特點：1向心力是變力（方向時刻變化）2向心力可以是彈力、引力、摩擦力等性質(zhì)力，也可以是這些性質(zhì)力的合力或分力3向心力是一個效果力。作用效果：只改變速度方向，不改變速度大小。4探究向心力的大小實驗探究1：向心力的大小與哪些因素有關(guān)根據(jù)前面所學(xué)知識，請同學(xué)們猜測一下物體做勻速圓周

9、運動需要多大的向心力，這個向心力的大小與哪些因素有關(guān)呢1請學(xué)生利用手中的小桶和小球分組探究：向心力的大小與哪些物理量有關(guān)。2總結(jié)學(xué)生猜想，歸納可能因素。3演示實驗驗證：向心力跟物體質(zhì)量m、軌道半徑r、角速度的定量關(guān)系。A實驗裝置原理介紹：向心力演示器B教師演示實驗：搖動手柄，小球隨之做勻速圓周運動：向心力與質(zhì)量的關(guān)系：、r一定，取兩球使mA=2mB，向心力與半徑的關(guān)系：m、一定，取兩球使rA=2rB，向心力與角速度的關(guān)系：m、r一定，使A=2B，4歸納總結(jié)：綜合上述實驗結(jié)果可知：物體做勻速圓周運動需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比但不能由一個實驗、一個測量就得

10、到定論，實際上要進(jìn)行多次測量，大量實驗，但我們不可能一一去做。我們還可以設(shè)計很多實驗都能得出這一結(jié)論，說明這是一個帶有共性的結(jié)論。測出m、r、的值，可知向心力大小為：F=mr25理論推導(dǎo)向心力公式：通過學(xué)習(xí)我們知道向心力是產(chǎn)生向心加速度的原因，方向都指向圓心，根據(jù)牛頓第二定律可知向心力的大小為：Fn=man=m=mr2=mr2思考：向心力大小的表達(dá)式有兩個Fn=F合Fn=mr2=mr2這兩個式子都正確嗎如果都正確請說出它們分別是從什么角度來建立的這兩個式子相等嗎過渡語：對于這兩個式子是否能夠相等提供的合力是否就等于所需要的向心力需要實驗來驗證。體會向心力的大小，觀察實驗現(xiàn)象交流討論、思考回答A

11、提出猜想：向心力與物體質(zhì)量、角速度、半徑有關(guān)。B觀察：學(xué)生讀數(shù)FA=2FB,觀察：學(xué)生讀數(shù)FA=2FB,觀察：學(xué)生讀數(shù)FA=4FB,C數(shù)據(jù)記錄：Fmr2倍2倍恒定恒定2倍恒定2倍恒定4倍恒定恒定2倍D實驗結(jié)論：當(dāng)r與不變時，F(xiàn)正比于m當(dāng)m與不變時，F(xiàn)正比于r當(dāng)m與r不變時，F(xiàn)正比于2兩個式子都正確。式子：Fn=F合是從做勻速圓周運動的物體的受力角度分析了物體能提供的向心力。式子：Fn=mr2=mr2是用描述勻速圓周運動的物理量表示物體做勻速圓周運動所需要的向心力實驗探究2：物體做勻速圓周運動時提供的向心力是否等于需要的向心力？實驗?zāi)康模篎n=F合=mr2=mr2實驗原理：構(gòu)造一個圓錐擺。一方面

12、由鉤碼所受的重力與繩拉力的合力計算提供的向心力F合=mgtan=mgr/h另一方面由鉤碼運動的周期及旋轉(zhuǎn)半徑計算需要的向心力Fn=mr2實驗器材：鐵架臺、50g的小鉤碼、細(xì)線、白紙、刻度尺、秒表。實驗過程：1組裝儀器2圓錐擺擺動3物理量測量4數(shù)據(jù)記錄5數(shù)據(jù)分析思考：問題1：變速圓周運動速度大小和方向都發(fā)生變化，為什么這種運動的受力特點是怎樣的問題2：對于一般的曲線運動，我們怎么去研究呢參看課本24頁“變速圓周運動和一般的曲線運動”部分。觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)，交流討論交流討論、思考回答實驗原理：數(shù)據(jù)記錄及分析：次數(shù)半徑r高度h圈數(shù)n時間t周期T123實驗結(jié)論：做勻速圓周運動的物體所受的合外力等于需要的向心力12如圖所示：課堂練習(xí)1下列關(guān)于做勻速圓周運動的物體所受的向心力的說法中，錯誤的是（）A物體除受到其他的力外還要受到一個向心力B物體所受的合外力提供向心力C向心力的作用效果是改變物體速度的方向D向心力的方向一直在變化2如圖所示，長的細(xì)繩，一端拴一質(zhì)量為的小球，在光滑水平面上繞繩的另一端做勻速圓周運動，若運動的角速度為s求繩對小球需施多大拉力自主思考，求解問題，交流評價1、A2、解：F拉=Fn=mr2=25=2N課堂總結(jié)問題：想想本節(jié)你都學(xué)到了哪些知識請自己總結(jié)一下?；仡櫛竟?jié)所學(xué)，自己總結(jié)課堂小結(jié)：十、課后作業(yè)必做：課