2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度ppt配套的教学设计及说课稿

华阳中学三维七段教学设计

2016年3月17日

《匀速圆周运动向心力和向心加速度》教学设计

文甲涛

（成都市华阳中学高2018届物理组）

【教材分析】

本节课是教科版物理必修二、第二章、第二节内容。在本节之前学生已经学习了牛顿第二定律、曲线运动的特点及条件及匀速圆周运动的描述，这些知识的学习为本节的学习打下了知识基础。本节知识是本章的重点难点，学好本节知识可以为以后天体运动及带电粒子在磁场中的运动打好基础。本节教材先讲向心力，从实验总结出向心力公式，再通过牛顿第二定律推导向心加速度公式，从而回避了矢量推导向心加速度这个难点，便于学生接受。对向心力和向心加速度概念的理解和向心力及向心加速度公式的掌握是本节的重点。实验总结向心力大小的公式是本节的难点。

【学情分析】

1.学生已经学习了牛顿第二定律、曲线运动的特点及条件及匀速圆周运动的描述；

2.学生已经在生活当中接触了许多的圆周运动实例；

3.学生上学期已经有多次探究、合作学习的经验。

【教学目标】

一．知识与技能目标

1.知道什么是向心力、向心力的特点、向心力的来源；

2.掌握向心力大小的计算公式，并且会应用其解决实际问题；

3.理解向心加速度的物理意义，会利用向心加速度公式计算其大小。

二．过程与方法目标

1.通过学生理论探究，让学生明确匀速圆周运动物体所受合外力特点，从而引出向心力概念；

2.通过学生体验活动使学生清楚向心力的特点及向心力的来源；

3.通过演示实验总结向心力大小计算公式，进而推出向心加速度计算公式。

三.情感态度价值观目标

1.在探究合作过程中，增强学生对问题的探究和合作意识，增强与人交流意识；

2.了解物理学研究的思想方法，逐步树立严谨的的科学态度；

3.意识到物理就在身边，体会自然界的和谐美好，进而激发学生求知欲。

【教学辅助手段】

多媒体课件、向心力演示器、钢球、细绳

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【教学过程】

新课引入：

播放视频：生活当中的圆周运动实例

我们刚才通过视频观看了多种圆周运动，圆周运动是曲线运动，运动的物体肯定有一个不为0的合外力，它的合外力会不会有什么特点呢？本节我们就来进一步研究圆周运动中较简单的匀速圆周运动。

一.匀速圆周运动向心力

[理论探究]：匀速圆周运动合外力特点

【师】如图1所示，合力方向只有以下三种情况：

①合外力方向与线速度方向的夹角是锐角；

②合外力方向与线速度方向的夹角是钝角；

③合外力方向与线速度方向的夹角是直角．

到底是哪种情形呢？请同学们分组讨论. 图1 ③

①

V ②

【生】（学生分组讨论）根据力的分解，当合外力方向与线速度方向成锐角或钝角时，在线速度所在直线上的不为零的分力会使线速度增大或减小，这与匀速圆周运动的特点不符．因此，合外力只能与线速度垂直且指向曲线的内侧。（给学生充分发表观点的时间）

1.向心力定义：做圆周运动的物体所受始终指向圆心方向的合外力。

2.向心力方向：总是沿半径指向圆心，方向时刻改变，始终和线速度方向垂直。

3.作用效果：只改变线速度的方向而不改变其大小。

【师】向心力是做匀速圆周运动的物体所受的合外力，请同学分析下面这些物体做匀速圆周运动的向心力来源。

【生】利用课件展示的各种做匀速圆周运动的实例，对其进行受力分析。（请学生单独回答）

4.向心力的来源：向心力是按效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等，可以使几个力的合力，也可以是莫格力的分力。

二.向心力的大小

[实验探究] ：影响向心力大小的因素

活动设计：分组用细线拉小钢球、小木球让其在桌面上做匀速圆周运动，改变小球的转速，细线的长度多做几次。由自己的感觉猜测向心力的大小与哪些因素有关。

【师】大家根据自己的体验，猜想一下向心力大小可能与哪些因素有关呢？

【生】学生猜想向心力F可能与物体的质量m、运动快慢（角速度ω、线速度和周期、频率、转速）、半径r等等因素有关. 第- 1 -页，共3页

[实验探究]：向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系

【师】演示：逐一介绍向心力演示器的构造、测力原理和使用方法。

操作方法：（控制变量法）

①保持ω、r不变，用质量比为m1：m2=1：2的两个小球，观察向心力F1：F2=？

②保持ω、m不变，将两小球运动半径变为r1：r2=1:2，观察向心力F1：F2=？

③保持r、m不变，将两塔轮的角速度变为ω1：ω2=1:2，观察向心力F1：F2=？

【生】学生分组实验，并总结实验结论（给学生充分的时间进行实验过程，充分的时间发表实验结论）

归纳总结：F=mωr

v242拓展：Fmrmm2rmr42f2

rT

22三．向心加速度

1．定义：圆周运动的物体由向心力所产生的加速度。

2．物理意义：描述圆周运动物体的速度方向变化快慢。

【师】匀速圆周运动的向心力是物体所受合力，同学们能不能自己推向心加速度的公式？

【生】（学生合作探究）根据向心力公式和牛顿第二定律可导出：v242Fmrmm2rmr42f2rT

2v242得：ar2rr42f2

rT2【训练内化】ppt上课堂练习

【诊断反思】优化设计本节课后检测题

课堂小结：

通过今天的学习，同学们都有些什么收获？（鼓励学生回答，从不同角度总结）

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板书设计：

一、向心力

1、匀速圆周运动合外力的特点：合外力指向圆心，与速度v垂直,只改变速度的方向，不改变速度的大小。

2、向心力定义：匀速圆周运动指向圆心方向上的合外力

3、向心力方向：时刻指向圆心，与线速度方向垂直

4、作用效果：只改变速度方向不改变速度大小

5、向心力来源：是效果力，它可由任意性质的力提供，不是又多了一个力

v242m2rmr42f2

6、向心力大小：FmrmrT2二、向心加速度：

1、定义：由向心力产生的向心加速度

v2422、大小：ar2rr42f2rT

23、方向：时刻指向圆心

4、物理意义：描述线速度方向变化快慢的物理量

设计流程图：

问题探究：匀速圆周运动向心力有何特

活动探究：分析实际运动物体向心力

向心力定义

向心力方向

向心力作用效果

向心力的来源

活动体验：体验向心力的大小可能与哪些因素有关

影响向心力大小的因素

向心力大小表达式

合作探究：利用向心力演示器探究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系

向心力加速度大小表达式

向心力加速度方向

向心力加速度的物理意义

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