2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度第二课时教学实录

向心力向心加速度教学设计

教材分析

本节内容是高中物理教学的难点之一，且与高二教材中的“磁场”一章密切相关。对向心力、向心加速度概念的理解以及对公式确切含义的理解是本课的难点。由圆周运动特点分析得出向心力的方向、向心力的概念。演示实验、课后“感受向心力”小实验的讨论，这些都有助于学生对公式的含义有明确地认识。

总之，本节着重从动力学的角度研究匀速圆周运动，围绕着向心力、向心加速度与哪些因素有关展开，在教学时围绕概念正确理解和应用。至于向心力的来源可以在下个课时着重讨论。

教学目标

知识目标：①

理解向心力及其方向和作用。

②

掌握向心力的求解公式。

③

理解向心加速度的产生，掌握向心加速度的公式。

④

能根据向心力、向心加速度知识解释有关现象，求解有关问题。

能力目标：①学习用运动和力的关系分析问题。

②提高学生观察和分析能力。

教学重点

①心力和向心加速度概念的教学

②明确向心力的意义、作用、公式及其变形。

教学难点

如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象

教学方法

实验法、教授法、归纳推理法。

教学用具

向心力演示器、塑料小球和细绳

课时安排

1课时

教学过程

教师活动

导入新课：

复习提问：

（1）匀速圆周运动的特点。

（2）描述匀速圆周运动快慢的物理量及其关系。

过渡：匀变速圆周运动是一种变速运动，因而必定具有加速度，有加速度就会有力（合外力）。这节课我们就和大家一起研究作匀变速圆周运动物体的受力情况。

学生活动

设计意图

学生独立思考、回帮助学生回顾已学顾

知识，进入本堂课鼓励主动集体做的学习

答

再次把学生带入课学生认真听

堂，并且使学生明

确本节课的内容

新课教学：

一．

向心力

演示：绳的一端栓一小球，手执另一端使小球在光滑的水平面(可在桌面放一块玻璃，让小球在玻璃板上的运动可近似看作无摩擦的匀速圆周运动)做匀速圆周运动。

猜想：1.某时刻剪段细绳小球还做匀速圆周运动吗？

2．剪断以后小球运动情况如何？说明什么问题？

点拨：由于竖直方向小球不运动，故重力和合力为零，因此小球水平面内的匀速圆周运动效果由绳子的拉力来产生的。

设问：在小球运动过程中绳子拉力方向有何特点？

点拨：此拉力方向在变，且始终指向圆心。

1．定义：我们把这个物体做匀速圆周运动的力叫做向心力，方向总是沿半径指向圆心。

设问：向心力方向与速度方向有何关系？

点拨：物体运动方向沿切线方向，所以运动方向（速度方向）与物体速度方向垂直。

2．方向：始终指向圆心，运动物体在某时刻向心力的方向与速度（线速度）方向垂直。

设问：此向心力的作用效果？

3．作用：只改变速度方向，不改变速度大小。

设问：为什么是这样呢？

点拨：物体在运动方向不受力，在此方向上没有加速度，速度大小不会改

学生观察小球运动情况

分析小球受力情况（重力、弹力、绳子拉力）

学生思考展开讨论得出小球不再做匀速圆周运动，而是要飞出去。

学生认真倾听，有时也会应和老师。

沿着绳指向绳收缩的方向，指向圆心的

学生感兴趣的看着老师的讲解

学生对于新概念仔细倾听。

学生互相讨论得出圆周运动是曲线运动，因而它们不在一直线上

学生讨论，使物体做匀速圆周运动

学生被动的接受

学生讨论

学生从理解的基础上接受、明确向心力的作用效果。

分组用细线拉小钢球，小木球让其做匀速圆

培养学生的观察能力，分析问题的能力

培养学生大胆的猜测

让学生把脑动起了

对于最基本定义，要明确、肯定的给出

温故知新

明确给出难点

培养学生分析问题的能力

通过分析，帮助学生理解

让学生由生活经验结合自己的动手找

变，所以向心力的作用只改变速度的方向。

猜测：向心力的大小与哪些因素有关？

点拨：向心力大小可能与物体的质量、角速度、线速度、半径有关。

过渡：那么猜想是否正确呢？下面通过实验进行检验。

演示：①逐一介绍向心力演示器的构造（略）及使用方法：

匀速转动手柄1，可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内小球就做匀速圆周运动，使小球作匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆的作用力使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间的格子可显示出两个球所受的向心力之比。

②操作：“控制变量法”（略）

点拨：大家的猜想是正确的

1）角速度、半径一定，F∝m 2）角速度、质量一定，F∝r 3）质量，半径一定， F∝ω

介绍：经过大量实验证明：向心力的大小根物体的质量m,圆周半径r和角速度ω有关，m越大，r越大，ω越大，则向心力F也越大。

3.向心力定量计算式：①F=mω2r 设问：能否找出向心力与线速度的关系。

归纳：②F=mv2r 二．

向心加速度

1．定义：匀速圆周运动中，F合提供向心力，则自然存在加速度，且方向同向心力方向，即指向圆心，所以称其为向心加速度。

设问：如何确定具体的加速度大小、方向呢？

周运动，改变小球转速，细线的长度多做几次，有自己的感觉作出猜测

学生仔细观察实验

大胆推出向心力与与质量、半径、角速度之间的定性（定量）关系

推倒F与v的关系式

由牛顿第二定律结合向心力分析。

学生先独立思考

讨论分析

学生恍然大悟

到答案加深印象，同时提高学生学习兴趣

培养学生的推理能力

直接给出定量计算式，加深学生印象

培养学生的推理能力

培养学生的探究能力

回顾前面的知识来分析现在的知识

归纳：

2．大小：a=rω2=v2/r 3.方向：始终指向圆心

讨论：加速度是一个描述速度变化快慢的物理量。但在匀速圆周运动中，速度大小是不变的，那么向心加速度有什么意义呢？

4．物理含义：向心加速度反映匀速圆周运动的物体的速度方向的变化快慢。

总结：

本节从两大部分来研究匀速圆周运动，一从向心力，二从向心加速度，其中的物理意义和方向要特别注意。