2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度ppt课件课堂实录

2.2

匀速圆周运动的向心力

教材

《物理(必修2 )》(人教版)

授课人

付正强

《向心力》一节是第六章曲线运动的重点、难点，具有承前启后的作用。它既是本章教材

分析

知识的一个拐点，又是本章内容拓展的重要基础；通过学习，使学生从对圆周运动的表面认识上升到理论分析，为后续天体运动及带电粒子在电磁场中的运动的分析及推演打好基础。同时，《向心力》一节能够充分体现力和运动的在物理学中的重要性，是运动与力关系学习的好素材。

学生通过前面的学习，理解了质量、力与加速度的关系，了解了描述圆周运动的各个学情

分析

物理量及其关系，认识了匀速圆周运动指向圆心的向心加速度，并且学生已

经经历了同学之间相互协作、相互讨论、相互交流及最后的成果展示的学习过程，

具备了探究问题的一般思路方法：提出问题—分析问题—解决问题。

课程

在学科核心素养的引领下，指导学生能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力，标准

培养学生的物理观念、科探究物理问题的思维能力. 1.知识与技能

(l) 理解向心力的概念, 知道向心力是根据力的效果命名的；

(2) 体验向心力的存在, 会分析向心力的来源，会用正交分解法求解向心力；

(3) 掌握向心力的表达式, 体会控制变量法的具体应用，会计算简单情景中的向心力。

2．过程与方法

课时

目标

(1) 通过对演示示例的观察、思考和探究, 理解向心力的本质；

(2) 学会用力和运动的观点来分析、解决问题。

3 情感态度与价值观

(l) 通过实验体验向心力的存在, 激发学习兴趣, 增强求知的欲望；

(2) 培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、实事求是的科学态度；

(3) 实例、实验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边，调动学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣。

课时

重点

课时

难点

向心力概念（指向圆心的合力）及向心力的来源；向心力大小的计算。

受力分析确定向心力方向，利用牛顿第二定律解决匀速圆周运动问题。

向心力一节是圆周运动的动力学基础，这节课我本着“以学生熟悉的情景为铺垫、以设计

思想

质疑引导为主线、以体验探究为载体、以多媒体材料为辅助、以培养学生的探究思维为主旨”的设计思路，从生活实例（小球）切入圆周运动的力学研究，利用上一节的向心加速度方向、大小表达式等已有知识，引导学生以牛顿第二定律为依据，得出向心力的定义，效果，大小表达式。

教学

用具

小球、绳子、向心力演示仪（三个小球）。

课时探究过程

教学

环节

思考:1：小球做什么运动？

新课

引入

思考2：为什么能做圆周运动？

思考3：

是绳子的拉力改变小球的速度方向吗？

从学生熟悉的生活实例入手，培养学生善于观察生活现象、应用物理知识分析实际问题的能力. 教学活动

设计意图

1.

最低点

向心力概念非常重要，学生容易将向心力同重力、弹力、摩擦力等性质力等同，在受力分析时经常出

错，教师通过引导学生对问题的探究，能让学生辨别理论与演示实例的差异，从而有助于学生深度

理解向心力概念，同时也培养学生探究实际问题的能力. 特殊位置探究

2.

最高点

结论：

绳子拉力与重力的合力改变速度方向，并且合力指向圆心.

教学

环节

教学活动

设计意图

学生在必修1及必修2已经有力学及运动学的基

指向圆心的合力改变速度方向

一般位置探究

础知识，所以探究一般位置处速度方向是否只由绳子拉力改变时，学生对力的分解及力和运动的关系分析都不陌生，在行课过程中要不断引导、点

指向圆心的合力改变速度方向

结论：

绳子拉力、重力沿圆心方向的合力改变速度方向. 向心力

定义

向心力：物体所受指向圆心的合力. 学生分析、综合能力. 拨学生，通过探究分析，培养学生严谨的科学态度及利用所学知识培养向心力作用效果

动态演示圆周运动速度方向的变化，加深学生对

总结：向心力只改变物体的速度方向，不改变速度的大小

向心力作用效果的认识.

练习1：如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略摩擦)，这时球受到的力是

(

) 课堂

检测

A．重力和向心力

B．重力和支持力

C．重力、支持力和向心力

D．重力

通过课堂检测，让学生深度理解向心力概念，同时培养学生用所学的知识解决实际问题的应用能力.

教学

环节

教学活动

设计意图

在已知向心加速度表达向心力大小

根据牛顿第二定律，向心力大小计算式：

v4πFn＝man＝m＝mω2r＝m2r.

rT22式的基础上，引导学生利用牛顿第二定律，推导出计算向心力的表达式. 向心力演示仪演示向心力大小：

利用控制变量法，通过向心力演示仪演示，让学生演示

实验

定性把握影响向心力大小的因素，从而有助于学生定量熟悉计算向心力的表达式.

练习2：一个圆盘绕通过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴匀速转动，在圆盘上距O点为R处放一个质量为m的物块，物块随着圆盘一起做匀速圆周运动，如图所示。

(1)物块受几个力作用，力的方向如何？

(2)向心力由什么力提供？

(3)如果物块与圆盘之间的动摩擦因数为μ，则当圆盘的角速度大于多少时，物块与圆盘之间开始滑动？

课堂

检测

解析：(1)物块受到竖直向下的重力、竖直向上的弹力和水平方向的摩擦力作用，如图所示，摩擦力的方向始终指向圆心。

(2)向心力由摩擦力提供。

(3)设摩擦力提供向心力产生的最大角速度为ω0，则根据牛顿第二定律有μmg＝mRω02

解得ω0＝

故当ω＞

μg

R通过练习，让学生体会力学知识在圆周运动问题的应用，特别是受力分析、牛顿第二定律，这是利用力学知识分析、解决圆周运动问题的关键，要让学生熟练掌握. μg时，物块将在圆盘上滑动R

向心力

1．定义：

做匀速圆周运动的物体，受到始终指向圆心的合力，这个合力叫做向心力．

2．作用效果

课堂

总结

只改变线速度的方向，不改变线速度的大小．

3．方向

总是沿着半径指向圆心，始终与线速度方向垂直，方向时刻改变，所以向心力是变力．

v24π224．大小:

Fn＝man＝m＝mωr＝m2r.

rT课堂教学内容具体呈现，给学生一个清晰的知识脉络，加深学生对向心力知识的理解. 课后

作业

1.梳理所学知识，完成教材课后习题；

2.按照课时学案，预习新课内容. 物理课堂要以落实物理学科核心素养为切入点，培养学生科学的思维和方法。本节课以学生熟悉的绳子拉小球做圆周运动入手，引导学生利用所学知识（受力分析、正交分解、牛顿第二定律及曲线运动）分析向心力的来源，通过对绳子是否改变小球运动方向的探究，让学生在解决问题中体会、认识向心力的本质（指向圆心的合力）；

本节课中涉及物理中常见的控制变量法，借助向心力演示仪，采用控制变量法让学生定性熟悉影响向心力大小的因素，从而有助于加深学生对向心力表达式的熟悉及理解，在课后

反思

教学中利用理论与实践相结合的方式，也有助于学生学科核心素养的培养，同时能激发学生的学习积极性。