向心力和向心加速度教案Word格式文档下载.doc

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学情分析

学生已经学习了抛体运动，对变速运动、曲线运动有一定了解。

但对向心力与向心加速度的概念，学生还是普遍感到比较难学，而且受错误前概念的影响，难以建立正确的新概念。

因此，可以利用高中学生学习的自主性、抽象思维能力都比较强的特点，设置适当的问题情境激发学生的思考、讨论，学生需应用已有知识，积极思维，通过对问题的主动探究、获得概念、得出规律，以达到对知识深入理解和提高能力的目的。

教学设计理念

向心力与向心加速度对学生来说虽然是新的概念，且概念本身较难，但学生已具备必要的知识基础，如：

知道变速运动的物体有加速度，以及力是产生加速度的原因，也会进行受力分析，并且多次经历了应用控制变量法进行实验探究。

因此，教师可以依据思维的逻辑，通过不同类型的实验，设置循序渐进的问题情境，组织学生对一个个问题进行充分的分析、讨论后获得新的知识，即根据问题教学的有关理论展开教学，使整个教学过程成为提出问题、讨论问题、解决问题的过程。

从而培养学生自主学习能力、实验能力和交流、讨论的习惯。

一、教学目标

[知识与技能]

1、知道向心力和向心加速度，通过实验探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系。

2、理解向心加速度和向心力公式的含义。

３、能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度，通过实例认识向心力的作用及来源。

[过程与方法]

1、学会有关圆周运动的分析方法，培养理论联系实际的能力。

2、能从日常生活中发现与物理学有关的问题，并能从物理学的角度比较明确地表述发现问题。

3、尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的实际问题。

4、通过实验，让学生体会从特殊到一般、具体到抽象、层层递进的科学思维方法，培养学生分析、推理和归纳能力。

[情感态度与价值观]

1、领略圆周运动的神奇和谐，发展对科学的好奇心与学习物理知识的求知欲。

2、乐于探究日常生活中的圆周运动所隐藏的物理规律，有将物理知识应用于生产和生活的意识。

在学习的过程中体验解决问题成功的喜悦，养成善于交流合作的良好的习惯，懂得应用控制变量法解决问题。

二、教学重难点

重点：

了解向心力的来源，建立向心力的概念。

难点：

理解向心力的概念和探究向心力大小的实验设计。

三、教学方法

问题讨论法和实验探究的方法　讲授法　归纳法

[教学用具]：

投影仪、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、铝球、细绳、印泥、白纸

四、媒体和教具

多媒体课件、威士忌酒杯、乒乓球、自制环形挡板实验仪、自制水平转盘实验仪、自制向心力笔、向心力演示器。

五、教学过程

一、新课引入

设置情景

做“水流星”实验,并设下疑问：

为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动，水不从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，杯口已经朝下，水也不会从杯里洒出来？

a）复习提问

⑴物体分别做直线运动、曲线运动时，所受的合外力F合与速度ν0存在什么关系？

当物体所受合外力为零时，将保持静止或者做匀速直线运动；

当物体所受合外力方向与运动方向位于同一条直线上时，物体做变速直线运动；

当物体所受的合外力方向与运动方向不在同一条直线上时，物体将做曲线运动。

前面我们学习了匀速圆周运动，匀速圆周运动的速度有什么特点呢？

生：

速度大小不变，方向不断变化，也就是说匀速圆周运动是变速曲线运动,它的速度方向不断发生改变。

速度方向变了，就存在一个速度改变量，有速度改变量，就有一个加速度。

由牛顿第二定律，有加速度就有力。

那么做圆周运动的物体受力有何特点？

加速度有如何呢？

这节课我们先学习这些问题。

二、向心力及其方向

演示实验：

在光滑的水平桌面上，用一根细绳，一端系一小球，另一端固定在一枚图钉上。

将图钉钉在光滑水平桌面上。

（1）用手指沿小球与图钉连线的垂直方向轻轻弹击小球，当绳子未伸直前，小球先做匀速直线运动。

（2）用手指弹击小球，方向同上，加大弹击力量，使小球运动时细绳伸直。

细绳伸直后，小球做匀速圆周运动。

问题讨论：

1、绳绷紧前，小球为什么做匀速直线运动？

2绳绷紧后，小球什么做匀速圆周运动？

小球此时受到哪些力的作用，合外力是哪个力？

这个力的方向有什么特点？

这个力起什么作用？

分析：

小球在桌面上做圆周运动时，受到三个外力的作用，即重力G、桌面支持力Ｎ和绳子的拉力Ｆ，合力就是绳子的拉力Ｆ。

绳子的拉力的方向呢？

很好。

小球受到的拉力方向虽然时刻在改变，但它始终沿着绳子的方向，沿着半径指向圆心。

拉力是球拉绳子使绳子发生形变产生的，说明做圆周运动的小球有远离圆心的运动趋势。

显然，正是这个拉力使小球做圆周运动。

结论：

做匀速圆周运动的小球，受到的绳的拉力就是它的合力，这个拉力方向始终指向圆心，方向不断变化，不改变速度的大小，只改变速度的方向。

【该问题情境中包含当前要学习的知识，激发学生解决问题，探究新知的动机。

同时教学游戏有效激发学生的学习兴趣和探究欲望，也为下面的教学提供实例。

引入起到了吸引学生学习的目的，又呼应之后教学，为向心力概念建立和向心力来源创设情境。

】

那是不是只有弹力能使物体做圆周运动呢？

我们再来看一个实验。

这是一个蒙有毛巾的转盘，毛巾上放一个木块，现在我让木块随着转盘近似做匀速圆周运动。

请大家对木块受力分析。

木块受到哪些力呢？

很好，木块受到重力、支持力和摩擦力。

那这个摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力呢？

对了，是静摩擦力。

其中重力和支持力是一对平衡力，作用效果相互抵消。

那静摩擦力方向呢？

对了，静摩擦力的方向沿着半径指向圆心。

我们学过静摩擦力的方向与运动趋势相反，又从上面的实验得到启发，做圆周运动的物体有远离圆心的运动趋势，所以静摩擦力的方向与这个运动趋势相反，总是沿着半径指向圆心。

正是这个静摩擦力使木块做圆周运动。

或：

那是不是只有弹力能使物体做圆周运动呢？

我们再来看一个例子，如图４－１５。

木块随着转盘近似做匀速圆周运动，我们以人为研究对象，请大家对人进行受力分析。

人受到哪些力呢？

我们再来看图４－１６，链球运动员用力轮着链球做圆周运动，金属链与水平面并不平行，对链球进行受力分析，它受到哪些力呢？

　　链球受到重力，金属链对它的弹力，我们可以画出它的受力示意图。

那是什么力使链球做圆周运动呢？

很好，是重力与拉力的合力，还有没别的说法？

我们将拉力和重力沿水平方向和竖直方向进行分解，怎么样？

哎，对了，也可以说是拉力的水平分力，方向总是沿半径指向圆心，正是这个力使乒乓球做圆周运动。

现在同学们讨论一下，前面三个例子中小球、人、链球，他们有什么共同点呢？

1.都做圆周运动。

2.都受到指向圆心的力的作用。

很好，他们都做圆周运动，都受到一个始终指向圆心的力的作用。

我们把这样的力就叫做向心力。

做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力的作用，这个力叫向心力。

板书：

1、定义：

做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力

定义中提到了向心力的方向，大家能把它找出来吗？

对了，向心力的方向始终指向圆心

2、方向：

始终指向圆心

那向心力是由什么力提供的呢？

第一个例子中是弹力，第二个例子中是静摩擦力，第三个例子中是重力和支持力的合力或者说是支持力的水平分力。

还有，我们以后学习的其他性质的力，比如万有引力、电场力、磁场力也能使物体做圆周运动。

可见，向心力是可以由这么多不同性质的力提供的，我们不能说向心力就是弹力，就是静摩擦力，它是按效果来命名的，所以向心力是一种等效力。

那么向心力有什么作用效果呢？

向心力的方向始终沿着半径指向圆心，速度方向沿切线方向，可见，向心力的方向与速度方向始终垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小。

向心力不做功。

板书:

3、作用效果：

只改变速度方向，不改变速度大小，不做功

同学们要注意了，做圆周运动的物体要受到向心力，而不是产生向心力。

向心力是按效果来命名的，不是一种新的特殊性质的力。

举个例子：

刚才做圆周运动的木块受到重力、支持力、静摩擦力和一个向心力，这种说法对吗？

很好，不对，因为向心力不是一种新的特殊性质的力，就是静摩擦力提供向心力了。

前面我们学习过了，做圆周运动的物体的线速度的方向沿着切线方向，而向心力总是指向圆心，总是与运动方向垂直，所以向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。

如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的合外力；

如果物体做非匀速圆周运动（线速度大小时刻改变），向心力并非是物体受到的合外力，我们以后会继续学到这种情况。

　　讨论与交流：

假设你坐在一辆车上周围没有其他乘客，也不靠在车厢上，当车子转弯时，你的向心里是从哪里来的？

上述三个典型实例，符合学生的学习心理特点，既能启发学生思维，又能培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。

通过分析三个问题情境，学生很直观地总结出向心力的定义及方向，教师再以此总结归纳结出知识框架。

但要学生注意：

做圆周运动的物体要受到向心力，不是会产生向心力。

速度总是沿着切线方向，而向心力是指向圆心，它们总是垂直，即向心力只改变速度的方向而不改变速度的大小。

向心力是按力的作用效果命名的，它可能是由弹力、静摩擦力、重力和支持力的合力，甚至是某个力的分力来提供，不要把向心力当作一个特殊性质的力。

过程分析突出了学生的主体地位，切实发挥了学生在课堂教学中应有的作用。

学生不是被动的接受知识，而是参与知识的获得过程，体现了“自主学习”的新课程教学理念。

三、科学探究：

向心力的大小

（1）提出问题：

向心力的大小可能与哪些因素有关？

（2）科学猜想

引出学生探究实验：

请每位学生用手牵着一个带绳的小球，使小球在水平方向旋转，体验手的拉力对小球运动的影响。

说明：

实验过程中注意引导学生体验绳的长短、球的大小、转速的快慢对手拉力的大小的影响。

做圆周运动，学生感受向心力的大小。

先体验得出定性的认识，