2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度多媒体教学设计及其点评

2.2匀速圆周运动的向心力

【教学知识与技能】

1.

理解向心力的概念。

2.

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。

3.

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。

【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.

经历从自己提出问题到自己解决问题的过程，培养学生的问题意识及思维能力。

【教学重点】

1.

理解向心力的概念。

2.

知道向心力大小F=mrω2= mν2/r，并能用来进行计算。

【教学难点】

1.

匀速圆周运动的向心力是大小不变，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】

PPT课件、向心力传感器、钢球、细绳、玻璃杯、乒乓球

【教学过程】

复习提问：

(1)物体分别做直线运动、曲线运动时，所受的合外力F合与速度ν0存在什么关系？

(2)描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？这几个物理量有什么关系？

一、

引入新课：

1. 观看视频：弯道速滑

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线运动。而力是改变物体运动状态的原因。那么做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？它的大小与哪些因素有关呢？本节课我们就来共同学习这个问题。

二、

新课教学

1.设置情景：小球在接近光滑水平面上做匀速圆周运动

提出问题：

问题1：小球受到哪些力作用？

FN

问题2：是哪个力在使小球做圆周运动？

拉力使小球做圆周运动。

问题3：这个力的方向有什么特点？

始终沿半径指向圆心，方向时刻改变。

问题4：这个力的有什么作用效果？

只改变速度的方向，不改变速度的大小。

2.趣味实验：

让学生根据生活经验和刚学过的知识实现玻璃杯提起乒乓球的趣味实验，激发学生探究向心力大小与哪些因素有关的兴趣。

让学生根据向心力来源的学习，想办法将玻璃杯中的乒乓球提起来，并作出受力分析图：

一．概念：

1.向心力的定义及其特点

物体做匀速圆周运动时，所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫向心力。

2．理解向心力的来源

举出有关圆周运动的实例，分析向心力和这个力的来源。

G

（1）课堂练习：举出几个实例，让学生举手发言每种运动各是由什么力提供了物体做圆周运动的向心力。

（2）得出结论：向心力可能是弹力，重力、摩擦力等其中一个力或几个力的合力。

让学生对做圆周运动的物体进行受力分析从而理解向心力的来源，并由此突出重点之一突破了第一个难点，说明向心力是一种以效果命名的力而不是一种性质力

二．向心力的大小

（1）让学生猜想向心力大小与哪些因素有关？

课堂活动：

①.增大旋转速度，拉力怎么变化？

②.增大旋转半径，拉力怎么变化？

③.换一个质量较大的铁球实验，拉力怎么变化？

学生猜想：向心力大小与速度，转动半径，质量有关。

（2）实验研究F向与m、r、ω的关系：

①

实验方法：控制变量法

保持质量和半径一定，研究向心力与角速度的关系；

保持角速度和质量一定，研究向心力与半径的关系；

保持角速度和半径一定，研究向心力与质量的关系。

②

介绍向心力演示的构造和使用方法：

朗威DISLab数据采集器，DISLab向心力器材

③

实验过程：

1、

将光电门传感器和力传感器分别接入朗威DISLab数据采集器。

2、

按实验装置图把两传感器固定在向心力实验器上，设置实验器相关参数。

3、

将实验器调节为水平，对力传感器调零。

4、

点击“开始记录”，转动实验器的悬臂，记录数据。

5、

保存图像。

6、

对图像进行分析，总结F与角速度、质量，半径之间的关系。

④

总结：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

，向心力的大小还可以用F向=mν2/r，F= mvw

等来表达。