2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度课堂实录【1】

向心力

向心加速度

一、教学目标 1、

知识与技能 理解向心力和向心加速度的概念，知道向心力的大小与哪些因素有关。能运用向心力和向心加速度的公式解答简单的有关问题。

2、

过程与方法

（1）

经历形成向心力概念的过程，培养学生观察、分析、归纳能力。

（2）

经历探索向心力F与哪些因素有关的过程，学习控制变量法，感受科学探究过程中部分环节，培养学生分析论证等能力。

3、

情感态度与价值观

发展学生对科学的好奇心与求知欲，培养学生参与活动的热情,和与他人合作的精神。

二、教学方法

（1）

采用讨论教学法，例举学生熟知的相关事实，引导学生分析、归纳这些事实的共性特点，建立向心力的概念。

（2）

采用实验探究教学法，设计不同的实验解决学生心中不同的疑问，有定性实验、半定量实验以及借助于传感器进行测量的定量实验，使学生多次经历实验的过程，发展学生的探究能力。

三、教学过程

（一）

复习引入新课

上节课我们学习了描述匀速圆周运动快慢的物理量线速度v、角速度ω和周期T。它们之间有什么关系呢？

板书： v =ωr ω=2π/T v=2πr/T 在匀速圆周运动中，物体的速度（方向）时刻在发生变化，这种变化一定是由于力而引起的。那么，做匀速圆周运动的物体究竟受到了怎样的力呢？这正是我们今天要研究的问题。

板书：第五节 向心力 向心加速度

（二）新课

1、向心力的概念

飞车走壁

引入：中国是杂技大国，有一个大型杂技叫飞车走壁，不知 道大家看过没有？

教师介绍飞车走壁的杂技（图1）。

教师：老师今天在教师为大家带来了飞车走壁：将四驱车放

在塑料垃圾篓内，演示飞车走壁。

教师：四驱车做圆周运动，那在我们的身边还有哪些做圆周

运动的例子呢？请同学们举几个例子。

学生：地球绕太阳的运动可以近似看成圆周运动……

教师：除此之外，老师还准备了几个圆周运动的实验。

飞车走壁

圆锥摆

小球在水平光滑桌面

人造卫星绕地球

圆周运动

教师：上述这些物体在运动方面具有共同特点——都做圆周运动。那么，它们在受力方面是否也具有共性特点呢？请同学们对每个物体进行受力分析，并寻找它们在受力方面的共同点。

学生活动：进行受力分析，寻找共同点。

经过学生之间的讨论以及师生之间的交流，发现做匀速圆周运动的物体的受力都有一个共同特点，既都存在一个指向圆心方向的力，这个力是重力、弹力、摩擦力或其他力的合力，我们称它为向心力。向心力是按效果命名的。

巩固训练：

教师：看几个例子，说出向心力是什么性质的力

例1、

旋转的餐桌上的盘子。

例2、

旋转的漏斗内的玻璃球。

例3、

游乐场的海盗船.

2、探索向心力大小与什么因素有关

教师：向心力大小与哪些因素有关呢？有什么样的函数关系？请同学们先用手中的实验器材进行实验，再根据你对实验的观察，提出猜想。

学生活动：学生分成几个小组，利用老师提供的实验器材，自己设计实验，初步判断出向心力与质量、线速度、半径有关（让学生试着说出观察到的现象和判断依据）。

教师：鼓励学生大胆猜测，指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用的思想方法，它不是无根据的幻想，是有客观根据的。猜想是否正确，要靠实验检验。被实验肯定的猜想，就是实验规律；被实验否定的猜想，应该放弃，重新提出新的猜想，再用实验来检验。

教师：刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关，那么，我们的猜想是否

正确呢？我们将通过怎样的实验来检验一下，先请思考：

a.向心力可能与那么多因素有关，怎样研究？请大家说说实验步骤。

b.实验中如何控制变量？需观察、记录什么？请大家设计记录数据的表格。

学生活动：讨论实验步骤、设计记录实验数据的表格。列表如下:

控制变量

r. ω

m. ω

m.r 关 系

m1=2m2

r1=2r2

ω1=2ω2

向心力大小的比较

向心力演示仪

教师：利用课件介绍向心力演示的构造和使用方法,再进行演示实验，研究向心力与角速度、质量、半径等的关系，得出向心力、向心加速度表达式。经过分析比较得出结论：

F∝m F∝ω² F∝r 教师引导并讲明进一步精确的实验得出F∝mω2r，

即F＝mω2r 得到公式：F = mω²r = mv²/r ， 再由牛顿运动定律，推出

：

a = ω²r = v²/r 巩固训练

洗衣机的脱水例题：

一全自动洗衣机技术参数如下表，试计算刚脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？为什么脱水桶能使衣服脱水？

春兰XPB46-801波轮洗衣机主要技术参数：

电源：

功率：

220V 50HZ 洗涤:330W 脱水:280w 脱水方式：

转速洗涤/脱水

转/分：

离心式

40/800

外形尺寸：

长500×宽530×高900mm 内桶尺寸

（直径×深度）mm

Φ400×680

由表可知:r=0.2m

T=60s/800 所以:

向心加速度

a=(2π/T)

²r=1402m/s²

脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶壁，衣服与脱水桶一起做匀速圆周运动。

衣服所具有的向心加速度为1402m/s2，是重力加速度的143倍。

由此可见，一个水滴它需要的向心力，大约是其自身重力的143倍，衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从棉壁的小孔中飞出去。

教师组织学生运用结论解决一些实际问题，这是检查学生对知识的理解和巩固的一种手段，也是迁移知识，深化知识的重要环节。通过运用和深化，使学生的知识、技能逐渐转化为能力和素质，这是学生完成自身发展的延续。

完成教学、布置作业

1、再想一些生活中做圆周运动的例子，并分析它们所受的向心力。

2、教材课后练习与评价1、2、3