2010高中物理 4.2 向心力與向心加速度教案 魯科版必修2

1 4 24 2 向心力與向心加速度向心力與向心加速度 教學(xué)知識(shí)與技能教學(xué)知識(shí)與技能 1 理解向心加速度和向心力的概念 2 知道向心力和向心加速度 通過實(shí)驗(yàn)探究向心力的大小與質(zhì)量 角速度 半徑的定量關(guān) 系 3 知道在變速圓周運(yùn)動(dòng)中 可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在圓周上某一點(diǎn)的向心力和向心加速度 4 能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 通過實(shí)例認(rèn)識(shí)向心力的作用及來源 過程與方法過程與方法 1 學(xué)會(huì)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法 培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力 2 能從日常生活中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題 并能從物理學(xué)的角度比較明確地表述發(fā)現(xiàn) 問題 3 嘗試經(jīng)過思考發(fā)表自己的見解 嘗試運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決一些與生產(chǎn)和生活相關(guān) 的實(shí)際問題 情感態(tài)度與價(jià)值觀情感態(tài)度與價(jià)值觀 1 領(lǐng)略圓周運(yùn)動(dòng)的神奇和諧 發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與學(xué)習(xí)物理知識(shí)的求知欲 2 樂于探究日常生活中的圓周運(yùn)動(dòng)所隱藏的物理規(guī)律 有將物理知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)和生活 的意識(shí) 教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 1 理解向心力和向心加速的概念 2 知道向心力大小 F mr 2 m 2 r 向心加速度的大小 a r 2 2 r 并 能用來進(jìn)行計(jì)算 教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn) 1 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度都是大小不變 方向在時(shí)刻改變 2 理解向心力是按作用效果命名的效果力 教學(xué)方法教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)法 講授法 歸納法 推理法 教學(xué)用具教學(xué)用具 投影儀 多媒體 CAI 課件 向心力演示器 鋼球 鋁球 細(xì)繩 印泥 白紙 教學(xué)過程教學(xué)過程 2 一 引入新課 1 設(shè)置情景 做 水流星 實(shí)驗(yàn) 并設(shè)下疑問 為什么盛水的杯子以一定的速度做圓周運(yùn)動(dòng) 水不從 杯里灑出 甚至杯子在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí) 杯口已經(jīng)朝下 水也不會(huì)從杯里灑 出來 2 復(fù)習(xí)提問 物體分別做直線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 所受的合外力 F合與速度 0存在什么關(guān)系 描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量有哪幾個(gè) 這幾個(gè)物理量有什么特點(diǎn) 3 引入 由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變 所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn) 動(dòng) 而力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 那么做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力有 何特點(diǎn) 它的大小 方向各怎樣呢 加速度有如何呢 本節(jié)課我們就來共同學(xué)習(xí) 這個(gè)問題 二 新課教學(xué) 1 概念 向心力 實(shí)驗(yàn) 在光滑的水平玻璃板上做實(shí)驗(yàn) a 用手擊小球 使小球做圓周運(yùn)動(dòng) b 當(dāng)細(xì)銅絲從彈簧末端滑出時(shí) 小球沿著切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 引導(dǎo)學(xué)生討論 分析 當(dāng)小球還沒滑出去時(shí) 小球做什么運(yùn)動(dòng) 受到哪幾個(gè)力的作用 合力是什么 有什么作用 在光滑的玻璃板上套有一張白紙 同時(shí)將上述的小球沾上印泥 重復(fù)以上實(shí)驗(yàn) 把 在紙上留下的運(yùn)動(dòng)軌跡展示給學(xué)生看 同樣提問上述問題 并引導(dǎo)學(xué)生回答 通過討論得到 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到一個(gè)指向圓心的合力合力的作用 這個(gè)力叫 向心力 向心加速度 定義 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體在向心力作用下 必然要產(chǎn)生一個(gè)加速度 這個(gè)加速 度叫向心加速度 方向 總是沿著半徑指向圓心 2 向心力的大小 3 讓學(xué)生猜想向心力大小與哪些因素有關(guān) 實(shí)驗(yàn)研究 F向與 m r 的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)方法 控制變量法 介紹向心力演示的構(gòu)造和使用方法 3 實(shí)驗(yàn)過程 a 質(zhì)量不同的鋼球和鋁球 當(dāng)它們運(yùn)動(dòng)的半徑 r 和角速度 相同時(shí) 比較向心力的 大小 b 兩個(gè)質(zhì)量相同的小球 保持運(yùn)動(dòng)半徑相同 觀察向心力與角速度之間的關(guān)系 c 兩個(gè)質(zhì)量相同的小球 保持小球運(yùn)動(dòng)的角速度相同 觀察向心力的大小與運(yùn)動(dòng)半徑 之間的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)表格 二球相同的物理量不同的物理量觀察結(jié)果 1 r m m 越大 F向越大 2 m r r 越大 F向越大 3 m r 越大 F向越大 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 F向隨 r w m 的增大而增大 4 總結(jié)得到 向心力的大小與物體質(zhì)量 m 圓周半徑 r 和角速度 都有關(guān)系 且給出 公式 F向 mr 2 3 向心加速度 a r 2 向心力的大小還可以用 F向 m 2 r 來表達(dá) 同樣向心加速度也可表示為 a 2 r 4 速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 大小不變 方向始終沿著各點(diǎn)的切線方向 是變速度 F 大小不變 方向始終指向圓心 是變力 它的作用效果 只改變速度的方向 不改變速度的大小 a 大小不變 方向始終指向圓心 是變加速度 它是表示物體速度方向改變快慢的物理量 以上各點(diǎn)說明了勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng) 4 指出 當(dāng) w 一定時(shí) a r 當(dāng) v 一定時(shí) a 1 r 5 接下來請(qǐng)同學(xué)們思考以下 3 個(gè)問題 系著繩子的小球在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 其圓心在哪里 受到幾個(gè)力的作用 向心 力是什么 系著繩子的小球在豎直平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 小球在最高點(diǎn) 最低點(diǎn)的受力情況如何 3 在圓柱筒內(nèi)附有一物塊 圓柱筒繞其軸線做勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 則物塊受到哪些力的作用 4 使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒有相對(duì)滑動(dòng) 物體受到哪些力的作用 向心力由什么提供的 講評(píng)以上的 3 個(gè)問題 得出幾點(diǎn)說明 向心力的來源 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需要的向心力就是物體所受的合力 a 的方向不斷變化 所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是瞬時(shí)加速度的方向不斷變化的變速運(yùn)動(dòng) 向心力是一個(gè)效果力 可以是一個(gè)力 也可能是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力 不能認(rèn) 為物體受到一些力作用外 還另外受到向心力 如圖1 如圖2 如圖 4 如圖 3 5 板書設(shè)計(jì)板書設(shè)計(jì) 4 2 向心力與向心加速度向心力與向心加速度 一 概念 1 向心力 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 在任一的合力都沿著半徑指向圓心 這個(gè)合力稱 為向心力 向心力是一個(gè)效果力 2 向心加速度 方向 始終沿著半徑指向圓心 二 向心力的大小 實(shí)驗(yàn)研究 F向與 m r 的關(guān)系 1 驗(yàn)方法 控制變量法 2 實(shí)驗(yàn)過程 3 向心力的表達(dá)式 F向 mr 2 m 2 r 三 向心加速度的表達(dá)式 a r 2 2 r 四 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 大小不變 方向始終沿著各點(diǎn)的切線方向 是變速度 F 大小不變 方向始終指向圓心 是變力 它的作用效果 只改變速度的方向 不改變速度的大小 a 大小不變 方向始終指向圓心 是變加速度 它是表示物體速度方向改變快慢的物理量 五 說明 1 向心力的來源 做勻速