6.向心力优秀教学设计内容

6.向心力　 高中物理       人教2003课标版

1.知识与技能：

       理解向心力的概念；

       知道向心力大小与那些因素有关，理解公式的确切含义，并能用来计算；
       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；

2.过程与方法：

       通过向心力概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法；
       体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用

3.情感态度和价值观：

       培养学生实事求是的科学态度；
       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；
       通过向心力概念的学习，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.知识储备情况：

       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；
       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；
       已经学习过牛顿第二定律，知道合力和加速度的关系。

2.学习中的自我监控：

       学会观察，从看到的现象中找到隐藏的规律；
       结合观察到的现象得出自己对“指向圆心的合力的理解”，并敢于发表自己的看法；

教学重点

       向心力概念的建立及计算公式的得出及应用。

教学难点

       向心力的来源。

情景导入

1.观看视频

       播放《天下无贼》中男主角剥鸡蛋的视频，并设下疑问：为什么鸡蛋以一定的速度做圆周运动，鸡蛋壳被为什么会被剥开？

2.复习提问

      ⑴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？

      ⑵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特点？

      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、方向各怎样呢？加速度有如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。

1.实验：

①、模拟实验

a、酒杯中转乒乓球

b、飞车走壁

        引导学生讨论、分析：做匀速圆周运动的物体有什么受力特点；

②在光滑的圆盘内转动小钢球，同样提问上述问题，并引导学生回答；再次提问，若圆盘的内壁消失时会出现什么现象；内壁消失后，要想让小钢球接着做圆周运动可以做什么改进？让学生讨论得出，可以用一条细绳栓住小球。

       接下来请同学们思考以下3个问题：

  （1）系着绳子的小球在水平面上做匀速圆周运动，其圆心在哪里，受到几个力的作用？向心力是什么？

  （2）在圆柱筒内的小刚球，圆柱筒绕其轴线做匀速转动，则物块受到哪些力的作用？

  （3）使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动，物体受到哪些力的作用？向心力由什么提供的？

③通过受力分析并讨论得到：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。

2.向心力的大小

        让学生猜想向心力大小与哪些因素有关？

        实验研究F向与m、r、ω的关系

⑴实验方法：控制变量法

⑵介绍向心力演示的构造和使用方法

（3）实验过程

    a：质量不同的钢球和铝球，当它们运动的半径r和角速度ω相同时，比较向心力的大小

    b：两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系

    c：两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。

实验表格

二球相同的物理量                   不同的物理量                         观察结果

r、ω                                            m                                      m越大，F向越大

m、ω                                           r                                       r越大，F向越大

m、r                                            ω                                      ω越大，F向越大

实验结论：F向随r、w、m的增大而增大

（4）总结得到：m、圆周半径r和角速度ω都有关系，且给出公式：F向＝mrω2

3、向心加速度：a = rω2

      向心力的大小还可以用F向=mν2/r来表达，同样向心加速度也可表示为a=ν2/r

4、匀速圆周运动的特点

⑴ν：大小不变，方向始终沿着各点的切线方向，是变速度

⑵F：大小不变，方向始终指向圆心，是变力

         它的作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小

⑶a：大小不变，方向始终指向圆心，是变加速度

          它是表示物体速度方向改变快慢的物理量

以上各点说明了匀速圆周运动是变加速运动

指出：当w一定时，a∝r

      当v一定时，a∝1/r

5、变速圆周运动

（1）概念

       切向力Ft ：垂直半径方向的合力

       向心力Fn ：沿着半径（或指向圆心）的合力

6、一般曲线运动

        运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动。

         甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1：2，转动半径之比为1：2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的合力之比为 (                  )

          A. 1：4　       B.2：3 　      C.8：9　       D.4：9 

（1）必做：学业达标测试P24 、活页作业

（2）选做：课题探究

         ①向心力的应用

         ②列举生活中向心力的现象

         ③向心力的知识给社会带来的影响

         ④自己动手设计一个关于向心力应用的实验 

6.向心力　

6.向心力　

情景导入

1.观看视频

       播放《天下无贼》中男主角剥鸡蛋的视频，并设下疑问：为什么鸡蛋以一定的速度做圆周运动，鸡蛋壳被为什么会被剥开？

2.复习提问

      ⑴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？

      ⑵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特点？

      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、方向各怎样呢？加速度有如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。

1.实验：

①、模拟实验

a、酒杯中转乒乓球

b、飞车走壁

        引导学生讨论、分析：做匀速圆周运动的物体有什么受力特点；

②在光滑的圆盘内转动小钢球，同样提问上述问题，并引导学生回答；再次提问，若圆盘的内壁消失时会出现什么现象；内壁消失后，要想让小钢球接着做圆周运动可以做什么改进？让学生讨论得出，可以用一条细绳栓住小球。

       接下来请同学们思考以下3个问题：

  （1）系着绳子的小球在水平面上做匀速圆周运动，其圆心在哪里，受到几个力的作用？向心力是什么？

  （2）在圆柱筒内的小刚球，圆柱筒绕其轴线做匀速转动，则物块受到哪些力的作用？

  （3）使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动，物体受到哪些力的作用？向心力由什么提供的？

③通过受力分析并讨论得到：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。

2.向心力的大小

        让学生猜想向心力大小与哪些因素有关？

        实验研究F向与m、r、ω的关系

⑴实验方法：控制变量法

⑵介绍向心力演示的构造和使用方法

（3）实验过程

    a：质量不同的钢球和铝球，当它们运动的半径r和角速度ω相同时，比较向心力的大小

    b：两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系

    c：两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。

实验表格

二球相同的物理量                   不同的物理量                         观察结果

r、ω                                            m                                      m越大，F向越大

m、ω                                           r                                       r越大，F向越大

m、r                                            ω                                      ω越大，F向越大

实验结论：F向随r、w、m的增大而增大

（4）总结得到：m、圆周半径r和角速度ω都有关系，且给出公式：F向＝mrω2

3、向心加速度：a = rω2

      向心力的大小还可以用F向=mν2/r来表达，同样向心加速度也可表示为a=ν2/r

4、匀速圆周运动的特点

⑴ν：大小不变，方向始终沿着各点的切线方向，是变速度

⑵F：大小不变，方向始终指向圆心，是变力

         它的作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小

⑶a：大小不变，方向始终指向圆心，是变加速度

          它是表示物体速度方向改变快慢的物理量

以上各点说明了匀速圆周运动是变加速运动

指出：当w一定时，a∝r

      当v一定时，a∝1/r

5、变速圆周运动

（1）概念

       切向力Ft ：垂直半径方向的合力

       向心力Fn ：沿着半径（或指向圆心）的合力

6、一般曲线运动

        运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动。

         甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1：2，转动半径之比为1：2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的合力之比为 (                  )

          A. 1：4　       B.2：3 　      C.8：9　       D.4：9 

（1）必做：学业达标测试P24 、活页作业

（2）选做：课题探究

         ①向心力的应用

         ②列举生活中向心力的现象

         ③向心力的知识给社会带来的影响

         ④自己动手设计一个关于向心力应用的实验 

• 优点:

  作业布置题量适当，最难能可贵的是布置了探究问题的作业，让学生明白：不仅要在课堂上学习、研究物理，同样可以将探究延伸到课外，激发学生学习物理的兴趣和信心。

• 缺点:

  无

• 优点:

  选例典型，有一定的综合性。

• 缺点:

  应用知识不能一步到位，应循序渐进。

• 优点:

  教学中实验充分，体现物理学科的教学特点；教学过程流畅，时间分配合理，学生参与面广，突出学生的主题地位和教师的指导作用。

• 缺点:

  无

• 优点:

  通过观看视频，让学生带着问题进入新课的学习中。

• 缺点:

  所设计的问题太多，不够集中。

• 优点:

  重、难点突出，并明确的重点、难点

• 缺点:

  无

• 优点:

  学情分析具体、细致、全面，包含学生的知识储备和自我监控，说明了教师对教师的充分了解。

• 缺点:

  无

• 优点:

  教学目标明确，详细，包含了三维目标：知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观。

• 缺点:

  无