向心力教案-2022年【新教材】人教版高中物理必修

向心力教學(xué)目標(biāo)：（一）知識與技能1、理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義。2、知道向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并能用來進(jìn)行計(jì)算。3、知道在變速圓周運(yùn)動中，可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力。（二）過程與方法1、在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生動手的習(xí)慣并提高分析問題、解決問題的能力。2、通過向心力大小與那些因素有關(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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—分析數(shù)據(jù)—得出結(jié)論。（三）情感態(tài)度與價值觀1、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，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。2、經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，領(lǐng)略實(shí)驗(yàn)是解決物理問題的一種基本途徑，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：1、理解向心力的概念、性質(zhì)、公式，會分析向心力的來源。難點(diǎn)：1．理解向心力的大小和方向，會利用向心力公式進(jìn)行簡單的計(jì)算及分析勻速圓周運(yùn)動中供求關(guān)系。教學(xué)過程：一、導(dǎo)入新課：游樂場里有各種有趣的游戲項(xiàng)目。空中飛椅因其刺激性而深受很多年輕人的喜愛。飛椅與人一起做勻速圓周運(yùn)動的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？二、講授新課： 1、向心力【動圖演示】空中飛椅【教師提問】飛椅與人一起做勻速圓周運(yùn)動的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？【學(xué)生回答】把人和飛椅看成一個整體，受重力和繩的拉力，合力指向圓心?！舅伎加懻摗恳粋€小球在細(xì)線的牽引下，繞桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動（小球與桌面上的阻力很小，可以忽略不計(jì)）。小球受到哪幾個力作用？用剪刀將細(xì)線剪斷，觀察小球?qū)⒆鍪裁催\(yùn)動？你認(rèn)為使小球做圓周運(yùn)動的力指向何方？【視頻展示】小球在細(xì)線的牽引下，繞桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動研究小球所受合力的方向FN與G相平衡，所以合力為F小球受到重力，桌面支持力和細(xì)線的拉力作用。用剪刀將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒀厍芯€方向飛出，做勻速直線運(yùn)動。結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動，合外力指向圓心，且與線速度V垂直?！窘處熆偨Y(jié)】向心力1、定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力。2、方向：指向圓心，向心力方向與速度方向垂直。3、作用效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小。4、向心力來源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)的力來命名的。它是根據(jù)力的作用效果命名的，它可以是某一個力或者幾個力的合力提供的。如圖：拉力和重力的合力提供物體做勻速圓周運(yùn)動向心力。【動圖展示】地球繞太陽的運(yùn)動地球繞太陽的運(yùn)動可近似看作勻速圓周運(yùn)動，太陽對地球的引力提供向心力。飛椅與人一起做圓周運(yùn)動的向心力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?！窘處熆偨Y(jié)】分析向心力來源的幾種典型實(shí)例2、向心力的大小【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】感受向心力如圖所示，在繩子的一端拴一個小沙袋（或其他小物體），另一端握在手中。將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。此時，沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。換用不同質(zhì)量的沙袋，并改變沙袋轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度，感受向心力的變化。（1）保持沙袋轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度不變，改變沙袋的質(zhì)量，感受向心力的變化。（2）保持繩的長度和沙袋的質(zhì)量不變，改變沙袋轉(zhuǎn)動的速度，感受向心力的變化。（3）保持沙袋的質(zhì)量和沙袋轉(zhuǎn)動的速度不變，改變繩的長度，感受向心力的變化。【教師提問】通過實(shí)驗(yàn)我們可以得出什么結(jié)論？【學(xué)生回答】做圓周運(yùn)動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?！舅伎加懻摗肯蛐牧Φ拇笮∨c物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑有什么樣關(guān)系呢？【實(shí)驗(yàn)演示】探究向心力大小的表達(dá)式勻速轉(zhuǎn)動手柄1，可以使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球也隨著做勻速圓周運(yùn)動。使小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供。球?qū)醢宓姆醋饔昧Γㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒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)算出兩個球所受向心力的比值。請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。（1）在角速度、軌道半徑不變的條件下，探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系：【視頻演示】向心力與質(zhì)量關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在ω、r不變的條件下，F(xiàn)n∝m（2）在角速度、質(zhì)量不變的條件下，探究向心力與軌道半徑的關(guān)系：【視頻演示】向心力與半徑的關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在ω、m不變的條件下，F(xiàn)n∝r（3）在質(zhì)量、軌道半徑不變的條件下，探究向心力與角速度的關(guān)系：【視頻演示】向心力與角速度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在m、r不變的條件下，F(xiàn)n∝ω2精確的實(shí)驗(yàn)表明，向心力的大小可以表示為：Fn＝mω2r由：v=ωr得：Fn=mv2/r【教師總結(jié)】3、變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動的受力特點(diǎn)【動圖展示】擲鏈球【教師提問】觀看動圖結(jié)合手握繩子使沙袋加速轉(zhuǎn)動的體會，說出變速圓周運(yùn)動的特點(diǎn)？【學(xué)生回答】變速圓周運(yùn)動所受的力并不嚴(yán)格指向運(yùn)動軌跡的圓心?！舅伎加懻摗慨?dāng)物體做圓周運(yùn)動的線速度逐漸減小時，物體所受合力的方向與速度方向的夾角是大于90°還是小于90°呢？【總結(jié)回答】大于90°。Ft與物體運(yùn)動的速度反向，使得物體的速度越來越小；Fn指向圓心，提供物體做圓周運(yùn)動所需的向心力，改變物體速度的方向?！窘處熆偨Y(jié)】一般的曲線運(yùn)動（1）定義：運(yùn)動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動，可以稱為一般的曲線運(yùn)動。（2）研究方法：采用圓周運(yùn)動的分析方法來處理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)動都可以看作圓周運(yùn)動的一部分。只是不同位置對應(yīng)的“圓周運(yùn)動”的“圓心”和“半徑”不同?！窘處熝a(bǔ)充】勻速圓周運(yùn)動與變速圓周運(yùn)動的比較勻速圓周運(yùn)動問題的解答步驟練習(xí)：見ppt【板書設(shè)計(jì)】向心力一、向心力1、定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力。2、方向：指向圓心，向心力方向與速度方向垂直。3、作用效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小。4、向心力來源：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)的力來命名的。它是根據(jù)力的作用效果命名的，它可以是某一