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

PAGE9-向心力教學(xué)設(shè)計科目物理課題向心力課時1課時教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)一．學(xué)問與技能1.經(jīng)過細(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，并能用其處理簡潔的物理問題；二．過程與方法1.通過對試驗現(xiàn)象的視察，提高學(xué)生對事物變更的分析和概括實力；2.經(jīng)驗科學(xué)探究的過程，體驗科學(xué)探究的思維方法，培育學(xué)生視察、分析、處理試驗數(shù)據(jù)的實力。情感看法與價值觀1.體驗對細(xì)繩牽引沙袋力的大小變更，培育學(xué)生獨立思索的實力。2.通過視察向心力演示器的試驗，培育他們虛心好學(xué)的思想和實事求是的看法。3.培育學(xué)生應(yīng)用限制變量法解決物理問題的科學(xué)思維方法，培育學(xué)生的創(chuàng)建性思維過程以及初步的視察、分析和概括實力。教學(xué)重、難點教學(xué)重點：1.可以正確的推斷出勻速圓周運動向心力的大小及方向；2.明確對于向心力的理解以及向心力的來源。教學(xué)難點：1.兩種圓周運動的比較；了解變速圓周運動；2.利用向心力的公式解決圓周運動實際問題；探究向心力大小和運動學(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)過程老師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課：游樂場里有各種好玩的嬉戲項目?？罩酗w椅因其刺激性而深受很多年輕人的寵愛。飛椅與人一起做勻速圓周運動的過程中，受到了哪些力?所受合力的方向有什么特點?【老師提出問題】對類似上述的運動應(yīng)當(dāng)怎樣分析呢？下面讓我們從一個簡潔的平面運動起先探討。講授新課：（1）一個平面運動的實例【老師演示試驗】視察小球的運動試驗器材：圖釘、細(xì)繩、小球。試驗步驟：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，給小球一個力，讓小球繞圖釘運動，視察小球的運動狀況；用剪刀剪斷細(xì)繩，視察小球的運動狀況。【老師總結(jié)】忽視小球運動時受到的阻力，在桌面上做勻速圓周運動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動的力，依據(jù)拉力的特點可以知道拉力的方向指向圓心。試驗結(jié)論：做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心。這個指向圓心的力就叫作向心力?！纠蠋熖釂枴磕敲?，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】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)做圓周運動。此時，沙袋所受的向心力近似等于手通過繩時沙袋的拉力。換用不同質(zhì)量的沙袋，并變更沙袋轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度，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】向心力演示器試驗器材：向心力演示器、小球試驗步驟：①保持和r相同，探討小球做圓周運動所需向心力F與質(zhì)量m之間的關(guān)系(如圖甲所示)，記錄試驗教據(jù)。②保持m和r相同，探討小球做圓周運動所需向心力F與角速度之間的關(guān)系(如圖乙所示)，記錄試驗數(shù)據(jù)。③保持和m相同，探討小球做圓周運動所需向心力F與半徑r之間的關(guān)系(如圖丙所示)，記錄試驗數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果：做勻速圓周運動所需向心力的大小，在質(zhì)量和角速度肯定時，與半徑成正比；在質(zhì)量和半徑肯定時，與角速度的平方成正比；在半徑和角速度肯定時，與質(zhì)量成正比?！纠蠋熆偨Y(jié)】精確地試驗表明，向心力的大小可以表示為【老師引導(dǎo)提問】那么，依據(jù)前面的學(xué)習(xí)：通過對于向心力的理解，得出向心力的大小和方向。（4）變速圓周運動和一般曲線運動的受力狀況如圖所示，做圓周運動的物體正在加速轉(zhuǎn)動。O點是物體運動軌跡的圓心，F(xiàn)是繩對物體的拉力。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。與物體運動的速度同向，使得物體的速度越來越大；指向圓心，供應(yīng)物體做圓周運動所需的向心力，變更物體速度的方向。運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，可以稱為一般的曲線運動。盡管這時曲線各個位置的彎曲程度不一樣，但在探討時，可以把這條曲線分割為很多很短的小段，質(zhì)點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分。這樣，在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時，就可以采納圓周運動的分析方法來處理了?！纠蠋熞龑?dǎo)補(bǔ)充】常見的勻速圓周運動中的力與運動解題示例圓錐擺圓周運動中的臨界問題（1）不滑動質(zhì)量為m的物體在水平面上做圓周運動或隨圓盤一起轉(zhuǎn)動（如圖所示）時，靜摩擦力供應(yīng)向心力，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時，物體運動的速度也達(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)做勻速圓周運動，當(dāng)繩子的拉力達(dá)到最大值時，物體的速度最大，即，解得。這就是物體在半徑為l的圓周上運動的臨界速度。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動,以下說法正確的是(

)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.在繩長固定時,當(dāng)轉(zhuǎn)速增為原來的4倍時,繩子的張力增大為原來的16倍

C.當(dāng)角速度肯定時,繩子越短越易斷

D.當(dāng)線速度肯定時,繩子越長周期越小答案：B2、水平放置的平板表面有一個圓形淺槽，如圖所示。一個小球在水平槽內(nèi)滾動直至停下，在此過程中()A.小球受四個力，合力方向指向圓心B.小球受三個力，合力方向指向圓心C.槽對小球作用力的合力供應(yīng)小球做圓周運動的向心力D.槽對小球彈力的水平分力供應(yīng)小球做圓周運動的向心力答案：D3、如圖所示,摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動．座艙的質(zhì)量為m,運動半徑為R,角速度大小為ω,重力加速度為g,則座艙()A.運動周期為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。掄動細(xì)繩使鋼球在光滑水平臺面上做圓周運動,則()A.繩對鋼球的拉力供應(yīng)向心力

B.桌面對鋼球的支持力供應(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動答案：AC5、如圖所示,OO'為豎直軸,MN為固定在OO'上的水平光滑桿,有兩個質(zhì)量相同的金屬球A、B套在水平桿上,AC和BC為抗拉實力相同的兩根線,C端固定在轉(zhuǎn)軸OO'上。當(dāng)細(xì)線拉直時,A、B兩球轉(zhuǎn)動半徑之比恒為2:1,當(dāng)轉(zhuǎn)軸的角速度漸漸增大時(

)A.AC先斷

B.BC先斷 C.兩細(xì)線同時斷

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)生了解試驗器材和試驗步驟并視察老師的演示試驗須要學(xué)生動手試驗學(xué)生了解試驗器材和試驗步驟并視察老師的演示試驗，思索如何計算通過老師的引導(dǎo)正確的理解向心力的大小和方向變速圓周運動向心力方向、大小的分析方法物體隨圓盤做勻速圓周運動，不滑動物體做圓周運動的臨界速度學(xué)生練習(xí)學(xué)生練習(xí)通過生活中常見的嬉戲運動激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好，引出本節(jié)課題通過去演示試驗的視察引入“向心力”熬煉學(xué)生的動手實力在探討勻速圓周運動向心力變更試驗幫助下勝利引入變速圓周運動引導(dǎo)學(xué)生自主總結(jié)了解變速圓周運動熬煉學(xué)生的理解和解決實際的實力，駕馭常見勻速圓周運動中力與運動解題示例駕馭