高中物理魯科版4第三章電磁波 向心力教案 省賽獲獎

粵教版必修（2）第二章第二節(jié)《向心力》(第一課時)一、教材分析本節(jié)教材設(shè)計(jì)是先讓學(xué)生體驗(yàn)向心力，從向心力入手過渡到講向心加速度，回避了用矢量推導(dǎo)向心加速度這個難點(diǎn)。通過實(shí)例給出向心力概念，再通過探究性實(shí)驗(yàn)給出向心力公式，之后直接應(yīng)用牛頓第二定律得出向心加速度的表達(dá)式，順理成章，便于學(xué)生接受。接著介紹了生活中的有關(guān)向心力的實(shí)例：車輛在水平路面、傾斜路面轉(zhuǎn)彎，從而使學(xué)生理解向心力的產(chǎn)生原因，能對日常生活中有關(guān)問題有正確的理解和判斷，從而對力與運(yùn)動的關(guān)系有進(jìn)一步的認(rèn)識。此外簡單提及了蕩秋千、汽車過拱橋、過山車等實(shí)際問題，另外還設(shè)計(jì)了圓錐擺和圓周運(yùn)動分析步驟的討論，設(shè)計(jì)了雜技節(jié)目水流星的制作實(shí)踐與拓展讓學(xué)生體驗(yàn)以學(xué)生的思維。二、學(xué)生分析：學(xué)生對物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動狀態(tài)的判斷已有一定基礎(chǔ)，也學(xué)習(xí)了牛頓三大運(yùn)動定律，初步具備了以加速度為橋梁的運(yùn)動和力關(guān)系的知識體系。本節(jié)通過實(shí)驗(yàn)探索構(gòu)建圓周運(yùn)動的規(guī)律，使學(xué)生認(rèn)識到牛頓運(yùn)動規(guī)律也運(yùn)用于曲線運(yùn)動，從而認(rèn)識到牛頓運(yùn)動規(guī)律是反映機(jī)械運(yùn)動的根本規(guī)律。三、教學(xué)目標(biāo)：1．知識與技能：①理解向心力和向心加速度的概念。②知道向心力的大小與什么因素有關(guān)，理解向心力、向心加速度公式的確切含義，并能應(yīng)用公式進(jìn)行計(jì)算。③能運(yùn)用向心力和向心加速度的公式解答有關(guān)問題。2．過程和方法：①通過對向心力概念的形成過程，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括、推理能力。②通過實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?．情趣、態(tài)度與價值觀：①通過生活中的例子，使學(xué)生領(lǐng)略自然的奇妙和諧，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求和欲，體驗(yàn)探索自然規(guī)律的情趣。②通過向心力的探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生參與活動的熱情和與他人合作的精神。③通過知識的探索過程，使學(xué)生感受成功的快樂。四、重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：1、理解向心力和向心加速度的概念。2、知道向心力、向心加速度的大小，并能用來進(jìn)行計(jì)算。難點(diǎn)：1、建立向心力的概念。2、對向心力和向心加速度的正確理解和認(rèn)識。五、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法、講授法、歸納法首先引導(dǎo)學(xué)生對做周圍運(yùn)動的物體進(jìn)行受力情況分析，并讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到求出物體沿半徑方向受到的合外力，就是提供給物體做圓周運(yùn)動的向心力．從中引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識到：做圓周運(yùn)動的物體都必須受到指向圓心的力的作用，由此引入向心力的概念。在探討向心力大小可能與哪些因素有關(guān)時，可讓學(xué)生充分討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究活動。六、教學(xué)過程：（一）引入新課：1、復(fù)習(xí)提問：a.什么是勻速圓周運(yùn)動？b.描述勻速圓周運(yùn)動快慢的物理量有哪幾個?c.上述各個物理量間有什么關(guān)系?板書：，，2、引入：觀察地球太陽運(yùn)動、水平轉(zhuǎn)盤上物體、圓錐擺、地球衛(wèi)星轉(zhuǎn)動軌道等動畫及過山車等圖片，然后提問學(xué)生：為什么它們會做圓周運(yùn)動？實(shí)例分析：地球太陽運(yùn)動、小球在水平面內(nèi)用繩子拉著運(yùn)動中的受力及合力的方向如何？理論引導(dǎo)：學(xué)生分析、討論明白物體一定受到了外力作用，也一定有加速度過渡介紹:由于勻速圓周運(yùn)動的速度方向時刻在變，所以勻速圓周運(yùn)動是變速曲線運(yùn)動。而力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。那么，做勻速圓周運(yùn)動的物體所受合外力有何特點(diǎn)？加速度又如何呢？本節(jié)課我們就來共同學(xué)習(xí)這個問題。板書：第二節(jié)向心力（二）新課：1、向心力：（板書）體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1：在光滑水平桌面上，學(xué)生動手做體驗(yàn)小實(shí)驗(yàn)a：一個小球，拴住繩的一端，繩的另一端固定于桌上，原來細(xì)繩處于松馳狀態(tài)；b：用手輕擊小球，小球做勻速直線運(yùn)動；c：當(dāng)繩繃直時，小球做勻速圓周運(yùn)動。a：繩繃緊前，小球?yàn)槭裁醋鰟蛩僦本€運(yùn)動？b：繩繃緊后，小球?yàn)楹巫鰟蛩賵A周運(yùn)動？小球此時受到哪些力的作用？合外力是哪個力？這個力的方向有什么特點(diǎn)？這個力起什么作用？總結(jié)：教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出以下結(jié)論。（1）、概念：做勻速圓周運(yùn)動的物體受到一個指向圓心的合力的作用，這個力叫向心力。（2）、方向：向心力總是指向圓心，方向不斷變化。（3）、作用效果：向心力的作用效果是只改變運(yùn)動物體的速度方向，不改變速度大小。拓展：對向心力的進(jìn)一步認(rèn)識a：讓學(xué)生討論汽車急轉(zhuǎn)彎時乘客的感覺。b：分析轉(zhuǎn)盤上物體所做的圓周運(yùn)動。C：簡單介紹幾個典型的圓周運(yùn)動的向心力的來源過渡：向心力的大小究竟與什么因素有關(guān)？他們存在什么樣的關(guān)系？2、探索向心力大小與什么因素有關(guān)學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：感受向心力與什么因素有關(guān)在一根結(jié)實(shí)的細(xì)繩的一端拴一個橡皮塞或其他小物體，掄動細(xì)繩，使小物體做圓周運(yùn)動（如圖），依次改變轉(zhuǎn)動的角速度、半徑和小物體的質(zhì)量。體驗(yàn)一下手拉細(xì)繩的力（使小球運(yùn)動的向心力），在下述幾種情況下，大小有什么不同：使橡皮塞的角速度增大或減小，向心力是變大，還是變??；改變半徑r盡量使角速度保持不變，向心力怎樣變化；換個橡皮塞即改變橡皮塞的質(zhì)量m，而保持半徑r和角速度不變，向心力又怎樣變化。過渡：剛才同學(xué)們已猜想出向心力可能與m、v、r有關(guān)，那么，我們的猜想是否正確呢？下邊我們通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)一下。演示實(shí)驗(yàn)3：探究向心力的大小【演示實(shí)驗(yàn)】用向心力演示器演示向心力的大小與什么因素有關(guān)。介紹向心力演示器的構(gòu)造和使用方法（1）使用方法：勻速轉(zhuǎn)動手柄1，可以使塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運(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νㄟ^杠桿的作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間等方格可顯示出兩個球所受向心力的比值。（2）操作方法：a：用質(zhì)量不同的鋼球和鋁球做實(shí)驗(yàn)，使兩球運(yùn)動的半徑r和角速度相同觀察得到：向心力的大小與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，向心力就越大。b：用兩個質(zhì)量相同的小球做實(shí)驗(yàn)，保持運(yùn)動半徑相同，觀察向心力與角速度之間的關(guān)系?？梢钥闯?，角速度越大，所需向心力就越大。c：仍用兩個質(zhì)量相同的小球做實(shí)驗(yàn)，保持兩球運(yùn)動角速度相同，觀察向心力的大小與運(yùn)動半徑之間的關(guān)系?？梢钥闯?，運(yùn)動半徑越大，所需向心力就越大。（3）總結(jié)得到：向心力的大小跟物體的質(zhì)量m、圓周半徑r和角速度都有關(guān)系。由精確的實(shí)驗(yàn)得出物體做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力大小為：（4）學(xué)生根據(jù)推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式：【注意】（1）向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，不是一種新的、特殊的力。向心力通常是由重力、彈力、摩擦力中的某一個力，或者某個力的分力，或幾個力的合力所提供。（2）向心力方向總是指向圓心，是變力，與速度方向垂直，只改變速度方向，不改變速度大小。（3）做勻速圓周運(yùn)動的物體受到的合外力就是向心力。3、向心加速度（板書）（1）、概念做圓周運(yùn)動的物體，在向心力F的作用下必然要產(chǎn)生一個加速度，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律得到：這個加速度的方向與向心力的方向相同，叫做向心加速度。（2）、大?。焊鶕?jù)牛頓第二定律可得到：或（3）方向：向心加速度的方向總是沿半徑指向圓心，方向是時刻改變的．【注意】（1）由于向心加速度的方向時刻在變，所以勻速圓周運(yùn)動是變加速運(yùn)動，所謂的“勻速”只是“勻速率”。（2）做勻速圓周運(yùn)動的物體，其速度大小沒有改變，改變的只是速度方向，因此，向心加速度是描述質(zhì)點(diǎn)速度方向變化快慢的物理量。4、鞏固訓(xùn)練和辨析討論練習(xí)1、質(zhì)量為m=1kg的物體相對轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運(yùn)動的角速度ω=2rad/s,如果物體到轉(zhuǎn)盤圓心的距離為R=,求物體受到的靜摩擦力大小.2、向心加速度只改變速度的，而不改變速度的。3、一個做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它的轉(zhuǎn)速（角速度）變?yōu)樵瓉淼?倍時，它的線速度、向心力分別變?yōu)樵瓉淼膸妆?？如果線速度不變，當(dāng)角速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，它的軌道半徑和所受的向心力分別為原來的幾倍？4、如圖所示，質(zhì)量為m的小球做圓錐擺時細(xì)繩長L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力大??？（課外思考：其運(yùn)動的角速度ω大小會如何？，角速度變大時情況會有什么變化？）辨析討論：用細(xì)線拴柱一球做勻速圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是（）A．在線速度一定情況下，線越長越易斷B．在線速度一定情況下，線越短越易斷C．在角線速度一定情況下，線越長越易斷D．在角速度一定情況下，線越短越易斷歸納得出：向心力與半徑不一定成正比也不一定成反比。5、課堂小結(jié)（1）向心力和向心加速度的概念，它們的大小和方向有什么特點(diǎn)。（2）向心力公式：或。向心加速度公式：或。（4）勻速圓周運(yùn)動是速度大小不變、方向不斷變化的變速圓周運(yùn)動。6、作業(yè)：課本37頁2、4、5課外作業(yè)：1、自制“水流星”2、乘摩天輪或過山車,體驗(yàn)向心力七、板書設(shè)計(jì)：第二節(jié)向心力一、向心力1、概