6.向心力教案和学案内容

6.向心力　 高中物理       人教2003课标版

  知识与技能：

1、了解向心力的概念，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。
3、掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力；
4、会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析、讨论与圆周运动相关的物理现象；

过程与方法：

1、通过牛顿第二定律，启发、引导学生自主阅读，讨论、交流、评价研究的成果，提高分析问题、解决问题的能力。
2、初步了解用圆锥摆实验粗略验证向心力的表达式的原理。

情感态度和价值观：

1、通过探究活动，使学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心；

2、通过向心力和向心加速度概念的学习，认识实验对物理学研究的作用，体会物理规律与生活的联系。

1、学生熟练掌握了受力分析的方法，能独立完成对物体的受力分析；

2、已经学习过向心加速度的内容，知道向心加速度的表达式，方向；

3、已经学习过牛顿第二定律，知道合力和加速度的关系。

教学重点

理解向心力的公式，并能用来进行计算。

教学难点

  对向心力的理解及来源的寻找以及运用向心力、向心加速度的知识解决圆周运动问题。

（一）新课导入

1、复习提问：匀速圆周运动的物体的向心加速度的方向和大小有何特点呢？

表达式是怎样的？请同学们完成以下任务：

（1）、向心加速度：                                                              

表达式：                                ………………………………（1）

方向：                                

（2)、牛顿第二定律：                                                             

          表达式：                              ………………………………（2）

请同学们观看以下视频，思考这样一个问题：这些做圆周运动的物体为什么不会飞出去，而是老老实实地绕着一个中心点做圆周运动？

视频播放：（1）花样滑冰女选手绕男选手的匀速旋转

            （2）飞车走壁

           （3）水流星

3、接下来请大家自己动手制作一个圆周运动（事先给学生发了个带细绳的小球）

 让学生在桌面上自己完成一个圆周运动。

学生很容易说出应该有一个指向圆心方向的力，教师进一步引导从理论上如何支持这一猜想呢？

学生可说出由于向心加速度指向圆心，由牛顿第二定律，必然力也指向圆心。

提问：师：这些力的指向有什么特点呢？

    生：指向圆心。

    师：我们把这样的力叫做向心力。

板书  向心力：做圆周运动的物体所需的指向圆心的力，符号：Fn

（一）、回顾刚才的几个圆周运动的实例，让学生分析：

1．向心力是不是物体另外受到的一个力？

2．怎样去寻找向心力？

教师引导总结体会：

1．向心力是根据效果命名的力

2．向心力的来源：可以是各种性质的单个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。

3．匀速圆周运动物体合外力提供向心力

（二）、请问：同学们能不能利用我们学习过的知识推导出向心力的表达式呢？

提示学生结合牛顿第二定律和向心加速度来推导，学生们很顺利的推导出来了：

（三）、实验验证：用圆锥摆实验粗略验证向心力的表达式

学生阅读教材实验部分回答下面问题

（1）、简述实验需要验证的是什么？

（2）、测量哪些物理量?

（3）、需要什么实验器材?

（4）、实验误差的主要来源是什么？

以上问题由学生回答，教师补充，然后让两个同学上前演示实验，边演示边讲解。

此过程要求下面的同学注意观察、思考，一会儿给实验者提问、评价。（如操作中的不规范、改进等）

教师对不完善的地方做出指正。

(四）、变速圆周运动和一般曲线运动

观看过山车视频，引导学生回答：

1．过山车做的是不是圆周运动？

2．运动时速度大小变不变？

3．向心力指向以圆心吗？

阅读课本P24思考回答以下问题：

1．变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？

    变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？

2．怎么分析研究一般的曲线运动？

教师引导学生总结：

① 做变速圆周运动的物体所受的力：

Ft ：切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小.

Fn： 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.

② 处理一般曲线运动的方法：

把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理.

（五）、让学生分组做教材中的“做一做”，体验向心力大小，具体环节如下：

阅读教材p25 ，分组实验，体会向心力大小的影响因素,回答下列问题

1.实验中采取了怎样的实验方法？

2.通过实验你得到了什么结论？

3.手所受到的力是向心力的大小吗？

学生通过合作体验加深了对向心力大小、来源、影响因素的理解。

1.下列关于向心力的说法中正确的是……………………………………………………（    ）

  A．物体由于做圆周运动产生了一个向心力

  B．做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合力

  C．做匀速圆周运动的物体，其向心力不变

  D．向心加速度决定向心力的大小

2.有长短不同、材料相同，同样粗细的两条细绳，个拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么…………………………………………………………………………………（    ）

  A.两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断

  B.两个小球一相同的角速度运动是，长绳易断

  C.两个小球一相同的周期运动时，短绳易断

  D.不论如何，短绳易断

3、A．B两质点均做匀速圆周运动，M_A:M_B=R_A:R_B=1:2,当A转60转时，B正好转45转，则两质点所受向心力之比为多少？

P25：1、2、3

6.向心力　

6.向心力　

（一）新课导入

1、复习提问：匀速圆周运动的物体的向心加速度的方向和大小有何特点呢？

表达式是怎样的？请同学们完成以下任务：

（1）、向心加速度：                                                              

表达式：                                ………………………………（1）

方向：                                

（2)、牛顿第二定律：                                                             

          表达式：                              ………………………………（2）

请同学们观看以下视频，思考这样一个问题：这些做圆周运动的物体为什么不会飞出去，而是老老实实地绕着一个中心点做圆周运动？

视频播放：（1）花样滑冰女选手绕男选手的匀速旋转

            （2）飞车走壁

           （3）水流星

3、接下来请大家自己动手制作一个圆周运动（事先给学生发了个带细绳的小球）

 让学生在桌面上自己完成一个圆周运动。

学生很容易说出应该有一个指向圆心方向的力，教师进一步引导从理论上如何支持这一猜想呢？

学生可说出由于向心加速度指向圆心，由牛顿第二定律，必然力也指向圆心。

提问：师：这些力的指向有什么特点呢？

    生：指向圆心。

    师：我们把这样的力叫做向心力。

板书  向心力：做圆周运动的物体所需的指向圆心的力，符号：Fn

（一）、回顾刚才的几个圆周运动的实例，让学生分析：

1．向心力是不是物体另外受到的一个力？

2．怎样去寻找向心力？

教师引导总结体会：

1．向心力是根据效果命名的力

2．向心力的来源：可以是各种性质的单个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。

3．匀速圆周运动物体合外力提供向心力

（二）、请问：同学们能不能利用我们学习过的知识推导出向心力的表达式呢？

提示学生结合牛顿第二定律和向心加速度来推导，学生们很顺利的推导出来了：

（三）、实验验证：用圆锥摆实验粗略验证向心力的表达式

学生阅读教材实验部分回答下面问题

（1）、简述实验需要验证的是什么？

（2）、测量哪些物理量?

（3）、需要什么实验器材?

（4）、实验误差的主要来源是什么？

以上问题由学生回答，教师补充，然后让两个同学上前演示实验，边演示边讲解。

此过程要求下面的同学注意观察、思考，一会儿给实验者提问、评价。（如操作中的不规范、改进等）

教师对不完善的地方做出指正。

(四）、变速圆周运动和一般曲线运动

观看过山车视频，引导学生回答：

1．过山车做的是不是圆周运动？

2．运动时速度大小变不变？

3．向心力指向以圆心吗？

阅读课本P24思考回答以下问题：

1．变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？

    变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？

2．怎么分析研究一般的曲线运动？

教师引导学生总结：

① 做变速圆周运动的物体所受的力：

Ft ：切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小.

Fn： 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.

② 处理一般曲线运动的方法：

把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理.

（五）、让学生分组做教材中的“做一做”，体验向心力大小，具体环节如下：

阅读教材p25 ，分组实验，体会向心力大小的影响因素,回答下列问题

1.实验中采取了怎样的实验方法？

2.通过实验你得到了什么结论？

3.手所受到的力是向心力的大小吗？

学生通过合作体验加深了对向心力大小、来源、影响因素的理解。

1.下列关于向心力的说法中正确的是……………………………………………………（    ）

  A．物体由于做圆周运动产生了一个向心力

  B．做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合力

  C．做匀速圆周运动的物体，其向心力不变

  D．向心加速度决定向心力的大小

2.有长短不同、材料相同，同样粗细的两条细绳，个拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么…………………………………………………………………………………（    ）

  A.两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断

  B.两个小球一相同的角速度运动是，长绳易断

  C.两个小球一相同的周期运动时，短绳易断

  D.不论如何，短绳易断

3、A．B两质点均做匀速圆周运动，M_A:M_B=R_A:R_B=1:2,当A转60转时，B正好转45转，则两质点所受向心力之比为多少？

P25：1、2、3