2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度国家优质课一等奖

2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度教学设计

一、教学设计思路

向心力概念的建立先让学生复习曲线运动的受力情况，再提出向心力概念。然后通过具体的实例分析归纳出向心力的来源。再通过感受猜想向心力与哪些因素有关，再通过实验来验证猜想。进而根据牛顿第二定律提出向心加速度的概念，通过课件演示向心加速度的推导过程，通过学习教材29页的发展空间，让学生了解向心加速度的大小方向的推证。然后通过教学过程，让学生体会到发现问题，提出猜想，然后实验验证的研究方法。

二、教材概述

本节课是高一教科版物理必修二第二章第二节的内容，课时是三课时。匀速圆周运动的向心力和向心加速度是本章的重点，也是本节的重点。学好了本节就为天体运动打好了坚实的基础。本节课的重点和难点就是让学生掌握向心力和向心加速度的概念和公式。

三、学生学习情况分析

通过前面对匀速圆周运动运动的学习，学生已经建立起匀速圆周运动的模型。知道了描述匀速圆周运动的物理量，知道了线速度、角速度、周期、频率和转速之间的关系。已经学习了匀速圆周运动中的同轴转动的加速度相同，边缘用皮带链接的线速度相同的模型。这些知识的学习让学生有了对匀速圆周运动的方向的变化已经有了了解。就为这节课的学习打下了知识储备的基础。

四、教学目标

【教学知识与技能】

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。通过实验探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系。

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

4.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力，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.尝试经过思考发现问题，提出假设，再实验验证的方法。

【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.学会科学分析问题的态度

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五、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。

六、教学准备

1、单摆小球4个

2、向心力演示仪一台

3、教学课件

七、教学过程

教学环节

情景设计，新课引入

图片展示摩托车手过弯为什么要让摩托倾斜？

对提出的问题进行思考

通过学生感兴趣的话题提出问题，让学生提起学习的兴趣

引出向心力概念，让学生感受向心力

1.活动：感受向心力

在光滑的水平玻璃板上做实验

引导学生讨论、分析：

①小球受到几个力的作用？

②合外力有何特点？

③松手后有什么特点？

自己完成小球的圆周运动实验。

讨论：

①做匀速圆周运动时，物体会受到沿圆周切线方向的力的作用吗？

②做匀速圆周运动时，物体所受到的合力是否改变速度大小？合力方向与线速度方向有什么关系？

向心力是难点，让学生从感受中自己来体会向心力，会让学生更能理解。

教学内容及教师活动

学生主体活动

设计意图

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分析向心力的来源

引导学生分析：

以下匀速圆周运动所需的向心力是谁提供的？

1、个圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直与盘面的竖直轴转动。在圆盘上放置一个小木块A，它随圆盘一起作匀速圆周运动。

2、在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随圆筒在水平面内做匀速圆周运动。

3、月球随地球做圆周运动。

4、游乐场中的旋转秋千

分析四种情况什么力来充当向心力。

1静摩擦力充当向心力，也可以说是合外力充当向心力。

2、弹力充当向心力，也可让学生知道

①向心力可以是某一个力，或者某几个力的合力，也可以是某一个力的分力来提供的。

以说是合外力充当向心力。

②向心力是按效果3、万有引力充当向心力。

4、弹力在半径方向的分力充当向心力。

来命名的力，不是一种新的力；受力分析时，不要在物体实际受力的基础上再加一个向心力！

③在匀速圆周运动中，向心力由物体所受的合外力提供；在非匀速圆周运动中，向心力由物体所受沿半径方向的合外力提供。

影响向心力大小的因素

实验探究向心力大小引导学生完成实验，

让学生猜想向心力大小与哪些因素有关？

学生根据自己的实验，充分发表自己的看法，猜想与哪些因素有关。

让学生能自己发现问题，提出自己的假设。

1、介绍向心力演示的构造和使用方法。

2、实验完成实验

在教师引导下得出实验结用实验直观验证，论。实验结论：F向随r、ω、学生能直接看到现m的增大而增大

象。让学生勇于观

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的因素

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ω都有关系，且给出公式

F向＝mrω2

察实验。

向心加速度的推导

总结和作业

完成向心加速度的大小和方向的推导，完成教材29页的发展空间

1、完成本节的知识和方法总结

2、布置作业

在教师引导下完成29页发展空间

让学生体会严谨的物理思维过程。

学生回忆本节的知识

巩固所学的知识

八、教学流程图

图片引入→感受向心力→定义向心力→猜想向心力与哪些因素有关→实验探究向心力与哪些因素有关→得出向心力公式→推导出向心加速度的大小和方向→总结→布置作业

九、板书设计

v222Fmrmmr()向心力向rT

1、2v22a向rr()2rT

2、向心加速度2

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