高中物理-向心加速度教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

★教學(xué)目標(biāo)知識與技能知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，存在加速度。理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度指向圓心，所以又叫做向心加速度。知道向心加速度和線速度、角速度的關(guān)系式能夠運(yùn)用向心加速度公式求解有關(guān)問題★教學(xué)重點(diǎn)理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，存在加速度。從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度理論推導(dǎo)加速度的公式，體會極限思想。加速度公式的基本應(yīng)用?！锝虒W(xué)過程一、引入 師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)中比較有代表性的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同學(xué)們回憶一下，勻速圓周運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？ 生：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是線速度大小不變（或角速度不變）的圓周運(yùn)動(dòng)。 師：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)嗎？ 生：不是，勻速圓周運(yùn)動(dòng)雖然線速度大小不變，但線速度方向一直在變化，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。 師：勻速圓周運(yùn)動(dòng)有加速度嗎？ 生：有！根據(jù)加速度公式知只要速度變化了，就存在加速度。 師：好，那請大家回答下面的問題。例1、如下圖，物體沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度ω=πrad/s，半徑R=1m。0時(shí)刻物體處于A點(diǎn)，后物體第一次到達(dá)B點(diǎn)，求AB這內(nèi)的速度變化量；AB這內(nèi)的平均加速度?！窘馕觥浚?（1）速度變化量等于末速度減去初速度。 速度變化量：如圖 ABABθθAB 由圖知的大小與A或B的速度大小相等，為,方向是左下方與豎直方向夾角30° （2）根據(jù)加速度公式，知平均加速度大小為【牢記】：①要注意的是：速度是矢量，矢量加減法則跟標(biāo)量加減法則是不一樣的，矢量加減法則是三角形定則；②前面在學(xué)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們是直接對速度進(jìn)行加減的，沒有用什么三角形定則，這是怎么回事？ 答：這是因?yàn)閷τ谕恢本€上的矢量加減，我們可以通過選定正方向，同向?yàn)檎?，反向?yàn)樨?fù)的方法將復(fù)雜的矢量計(jì)算變成簡單的標(biāo)量計(jì)算。這個(gè)方法的本質(zhì)還是矢量加減法則。10m/s20m/s例2、一物體做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為10m/s，則1秒末物體速度多大？2秒末速度多大？1秒末至2秒末這段時(shí)間內(nèi)速度變化量是多大？加速度是多大？10m/s20m/s10m/s10m/s10m/s10m/s10m/s10m/s10m/s20m/s△v師：通過上面的解題過程，我相信大家對矢量的理解又加深了。既然勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，存在加速度，那它的加速度有什么特點(diǎn)呢？勻速圓周運(yùn)動(dòng)會是我們以前接觸過的勻變速運(yùn)動(dòng)嗎？這就是今天我們的學(xué)習(xí)目標(biāo)：研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度的特點(diǎn)。 師：我們都知道，對于加速度的研究，我們可以從兩個(gè)方面進(jìn)行：1、單純從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度用公式來研究加速度；2、從結(jié)合受力從動(dòng)力學(xué)角度用公式來研究加速度。今天我們從第1個(gè)方面來研究加速度。二、探究向心加速度大小及方向αAαABθθAB方向 師：從理論上講，瞬時(shí)加速度是△t→0時(shí)平均加速度的極限值。由圖可知，當(dāng)時(shí)間間隔t取值越來越小時(shí)，θ越來越小，越接近于0；α越來越大，越接近于90°，當(dāng)△t→0時(shí)，α=90°，△v與垂直。公式在△t→0時(shí)的極限值就是A點(diǎn)的瞬時(shí)加速度，因?yàn)榧铀俣鹊姆较蚺c△v方向相同，于是可知A點(diǎn)的瞬時(shí)加速度與A點(diǎn)瞬時(shí)速度垂直，指向圓心。大小 師：請同學(xué)們根據(jù)上面的分析，嘗試推導(dǎo)出向心加速度大小的表達(dá)式?！窘馕觥浚寒?dāng)t→0時(shí)，有t→0時(shí)， 又因?yàn)橛杏^看動(dòng)畫視頻：向心加速度三、向心加速度 師：通過剛才的分析，我們得到結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)某點(diǎn)的向心加速度大小為；方向與該點(diǎn)速度方向垂直，指向圓心。這個(gè)結(jié)論是通過理論推導(dǎo)出來的，不涉及某個(gè)具體的運(yùn)動(dòng)，如“地球繞太陽做近似的勻速圓周運(yùn)動(dòng)”“電子繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)”等，所以這個(gè)結(jié)論具有一般性、普遍性。 師：因?yàn)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的加速度指向圓心，所以我們把勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度又叫做向心加速度?！径x】：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度由于指向圓心，又叫做向心加速度?！竟健浚骸締挝弧浚簃/s2【方向】：指向圓心 師：向心加速度的物理意義是什么呢？有同學(xué)能說一說嗎？ 生：加速度是描述物體速度變化快慢的物理量。 師：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的線速度大小變了嗎？ 生：沒有。 師：所以更詳細(xì)地講向心加速度的物理意義是描述線速度方向變化快慢的物理量。【物理意義】：是用來描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向變化快慢的物理量。 【問題】：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)嗎？ 生：不是，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度大小不變，方向指向圓心，雖然都是指向圓心，但不同位置指向圓心的位置是不同的，所以不是勻變速?！纠斡洝浚簞蜃兯賵A周運(yùn)動(dòng)是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。例3、從公式看，向心加速度與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑成反比？從公式看，向心加速度與半徑成正比，這兩個(gè)結(jié)論是否矛盾？請從以下兩個(gè)角度來討論這個(gè)問題。①在y=kx這個(gè)關(guān)系式中，說y與x成正比，前提是什么？ABABC例4、說法正確的是（C）向心加速度越大，物體速率變化越快向心加速度大小與軌道半徑成反比。向心加速度方向始終與速度方向垂直在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心加速度是恒定的。例5、關(guān)于北京和廣州隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，下列說法中正確的是（BD）A、它們的方向都沿半徑指向地心B、它們的方向都在平行赤道的平面內(nèi)指向地軸C、北京的向心加速度比廣州的向心加速度大D、北京的向心加速度比廣州的向心加速度小【解析】地球表面各點(diǎn)的向心加速度方向應(yīng)該指向各點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，所以首先必須找到地球表面各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道，找出其圓心，即可以知道向心加速度的方向。如圖所示，各點(diǎn)加速度都在平行赤道的平面內(nèi)指向地軸。選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤.在地面上緯度為φ的P點(diǎn)，做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r＝R0cosφ，其向心加速度為：an＝rω2＝R0ω2cosφ.由于北京的地理緯度比廣州的地理緯度大，北京隨地球自轉(zhuǎn)的半徑比廣州隨地球自轉(zhuǎn)的半徑小，兩地隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，因此北京隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度比廣州的小，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.本題的【答案】為B、D.【點(diǎn)評】因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)時(shí)，地面上的一切物體都在垂直于地軸的平面內(nèi)繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的轉(zhuǎn)動(dòng)中心（圓心）都在地軸上，而不是地球球心。學(xué)情分析本節(jié)課是高一人教版物理必修2第五章的內(nèi)容，課時(shí)是一節(jié)課，本教案是關(guān)于第一課時(shí)向心加速度的內(nèi)容。學(xué)生在前面學(xué)習(xí)了物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，學(xué)習(xí)了對圓周運(yùn)動(dòng)的描述，而且在必修1中也學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律。這節(jié)課作為這些知識的綜合應(yīng)用的具體例子，通過數(shù)學(xué)知識得出向心加速度的公式，同時(shí)得到向心加速度的方向始終指向圓心。效果分析從教學(xué)效果看，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能較好的激起探究愿望→啟發(fā)探究思考與實(shí)踐→學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行理論探究→得出探究結(jié)論→實(shí)例探究→探究評價(jià)。它不僅重視知識的獲得，而且更重視獲取知識的過程及方法，更加突出了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)教材分析教材地位及其作用向心加速度是在學(xué)生學(xué)習(xí)了《圓周運(yùn)動(dòng)》之后編排的，是本章的重點(diǎn)難點(diǎn)，是從動(dòng)力學(xué)的角度來研究圓周運(yùn)動(dòng)。并為下一節(jié)學(xué)習(xí)向心力以及學(xué)好生活中的圓周運(yùn)動(dòng)做準(zhǔn)備。評測練習(xí)例1下列關(guān)于向心加速度的說法中正確的是()A．向心加速度描述做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速率改變的快慢B．向心加速度描述做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體角速度變化的快慢C．向心加速度描述做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的線速度方向變化的快慢D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度不變例2關(guān)于北京和廣州隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，下列說法中正確的是()A．它們的方向都是沿半徑指向地心B．它們的方向都在平行于赤道的平面內(nèi)指向地軸C．北京的向心加速度比廣州的向心加速度大D．北京的向心加速度比廣州的向心加速度小例3如圖1所示，O1為皮帶傳動(dòng)的主動(dòng)輪的軸心，輪半徑為r1，O2為從動(dòng)輪的軸心，輪半徑為r2，r3為固定在從動(dòng)輪上的小輪半徑．已知r2＝2r1，r3＝1.5r1.A、B、C分別是3個(gè)輪邊緣上的點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)A、B、C的向心加速度之比是(假設(shè)皮帶不打滑)()圖1A．1∶2∶3B．2∶4∶3C．8∶4∶3 D．3∶6∶2[即學(xué)即用]1．一小球被細(xì)線拴著做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為R，向心加速度為an，則()A．小球相對于圓心的位移不變B．小球的線速度為eq\r(Ran)C．小球在時(shí)間t內(nèi)通過的路程s＝eq\r(\f(an,Rt))D．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝2πeq\r(\f(R,an))2．由于地球自轉(zhuǎn)，比較位于赤道上的物體1與位于北緯60°的物體2，則()A．它們的角速度之比ω1∶ω2＝2∶1B．它們的線速度之比v1∶v2＝2∶1C．它們的向心加速度之比a1∶a2＝2∶1D．它們的向心加速度之比a1∶a2＝4∶13．如圖2為甲、乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度隨半徑變化的圖象，其中甲的圖線為雙曲線．由圖象可知，甲球運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度大小________，角速度________；乙球運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度大小________，角速度________．(填“變化”或“不變”)圖2圖34．如圖3所示的皮帶傳動(dòng)輪，大輪直徑是小輪直徑的3倍，A是大輪邊緣上一點(diǎn)，B是小輪邊緣上一點(diǎn)，C是大輪上一點(diǎn)，C到圓心O1的距離等于小輪半徑，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶不打滑．則A、B、C三點(diǎn)的角速度之比ωA∶ωB∶ωC＝________，向心加速度大小之比aA∶aB∶aC＝________.課后反思本節(jié)課的想法是運(yùn)用生活中與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的情景，設(shè)計(jì)問題，設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，組織教學(xué)內(nèi)容，提出有啟發(fā)性的引申問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，積極地參與到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)猜想、探究規(guī)律的學(xué)習(xí)當(dāng)中。探究引導(dǎo)策略：探討式學(xué)習(xí)；教師啟發(fā)引導(dǎo)自主合作探究式學(xué)習(xí)策略：建立小組討論、交流、合作的課堂氛圍從本節(jié)課的教學(xué)來看，學(xué)生掌握基本可以，但也存在一些問題。一是教師要進(jìn)一步解放思想，相信學(xué)生，留給學(xué)生更充分的時(shí)間進(jìn)行探究，這樣對學(xué)生的能力培養(yǎng)將會更加到位。二是進(jìn)一步精簡教學(xué)環(huán)節(jié)，突出重點(diǎn)，在課堂上做到詳略得當(dāng)，收放自如。課標(biāo)分析課程標(biāo)準(zhǔn)：能用矢量知識分析和推導(dǎo)出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度。分析：必修模塊“物理2”的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，涉及本節(jié)的內(nèi)容有“知道向心加速度”。該要點(diǎn)是理解HYPERLINK"/s?