2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度教学创新设计

2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度

课题

向心力和向心加速度

课时

1+1 课型

新课+习题课

1．理解向心力是做物体匀速圆周运动的物体所受的合外力。

知识与技能

2．理解向心力大小与哪些因素有关，理解公式的含义，并能用来进行计算。

3．理解向心加速度的概念，结合牛顿第二定律，得出向心加速度的公式。

4．知道在变速圆周运动中，可用公式求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度。

教

学

目

标

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。

情感、态度、

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价值观

活的意识。

教

学

重

难

点

教学重点：

1.理解向心力和向心加速的概念。

2.知道向心力大小F=mrω2= mν2/r，向心加速度的大小a= rω2= ν2/r，并能用来进行计算。

教学难点：

1.匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变，方向在时刻改变。

2.理解向心力是按作用效果命名的效果力。

教学方法

实验法、讲授法、归纳法、推理法

教学用具

投影仪、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、铝球

个性教学设计

教 学 过 程 设 计

过程

教师活动

学生活动

（教师二次备课）

【引入新课】

1．复习提问（出示思考题）

（1）什么是匀速圆周运动

学

（2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？

习

（3）上述物理量间有什么关系？

学生感引

2．引入：由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲

受体验

线运动。而力是改变物体运动状态的原因。所以做匀速圆周运动的物体所受合

导

外力有何特点？加速度又如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。

【新课教学】

（一）出示本节课的学习目标：

1．理解什么是向心力和向心加速度

2．知道向心力和向心加速度的求解公式

3．了解向心力的来源

给出阅读提纲，学生先归纳，然后师生互动加深学习

(1)结合阅读提纲阅读课本内容

(2)尝试自己归纳知识点

(3)交流讨论，查缺补漏

（二）学习目标完成过程

一．向心力的概念及其方向

（1）在光滑水平桌面上，做演示实验

a：一个小球，拴住绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态

b：用手轻击小球，小球做匀速直线运动

c：当绳绷直时，小球做匀速圆周运动

（2）模拟上述实验过程

（3）引导学生讨论、分析：

a：绳绷紧前，小球为什么做匀速直线运动？

b：绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？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？

（4）通过讨论得到：

a：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，

这个力叫向心力。

b：向心力指向圆心，方向不断变化。

c：向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。

二、向心力的大小

（1）通过课本实验体验向心的大小

a：拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短

多做几次。

b：引导学生猜想：向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。

c：过渡：刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关，那么，我们的猜

想是否正确呢？下边我们通过实验来检验一下。

（2）操作方法：介绍向心力演示的构造和使用方法

a：用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小

与运动半径之间的关系。

b：用两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的

关系

c：仍用质量不同的钢球和铝球，使他们运动的半径r和角速度相同观察

得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力也越大。

[来源:学&科&网]

教师提示，学生归纳

1 2 3 二球相同的物理量

r、ω

m、ω

m、r 不同的物理量

m

r

ω

观察结果

m越大，F向越大

r越大，F向越大

ω越大，F向越大

总结得到：向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系，且

2给出公式：F＝mr（说明该公式的得到方法，空气变量法、定量测数据）

vv2学生据推导向心力的另一表达式Fmrr

三、向心加速度

（1）做圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，据牛顿运动定得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。

v2（2）结合牛顿运动定律推导得到ar

ar2

指出：当ω一定时，a∝r

当v一定时，a∝1/r

匀速圆周运动的特点

(1)v：大小不变，方向始终沿着各点的切线方向，是变速度

(2)F：大小不变，方向始终指向圆心，是变力.它的作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小

(3)a：大小不变，方向始终指向圆心，是变加速度.它是表示物体速度方向改变快慢的物理量

以上各点说明了匀速圆周运动是变加速运动

类比归纳知识点

师生互动，查缺补漏

A层次：独立思考求解．

B、C层次：尽可能独自结合定义求解．

巩固训练

1．向心加速度只改变速度的 ，而不改变速度的 。

2．一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速度为原来的2倍时，它的线速度、向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当角速度变为原来的2倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍

3．（1）展示思考与讨论中的物理情景

（2）分析木块受几个力的作用？各是什么性质的力？

（3）木块所受的向心力是由什么提供的？

小结

1．什么是向心力和向心加速度？它们的大小和方向有什么特点？

2．向心力的求解公式（1） （2） 3．向心加速度的求解公式（1） （2） 4．匀速圆周运动是一种什么性质的运动？

板

书

1、方向指向圆心2、作用：改变V的方向3、由物体所受的合力提供v224、Fmrw;Fmr向心力与向心加速度1、方向——指向圆心2、描述线速度方向变化快慢的物理量v23、arw2;ar

课后训练内化

（目标达成情况、学生参与情况、存在问题情况）

优化设计第二节练习题

课

后

反

思