6.向心力优秀获奖教案

6.向心力　 高中物理       人教2003课标版

1）.知识与技能

    1．理解向心力的概念及其表达式的确切含义．

    2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算．

    3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度．

2）.过程与方法

    1．通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关，并具体“做一做”来理解公式的含义．

    2．进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点．

3）.情感、态度与价值观

    1．在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力．

    2．感受成功的快乐．体会实验的意义，激发学习物理的兴趣．

大部分学生有考上重点高校的愿望，但是学习动力和自信却严重不足。这一反差很大的现象值得我们认真思考和研究;部分学生认为，初中学习是在老师的严格监督下进行的，高中老师不如初中老师监督严格；自己比较懒惰，没有做到及时预习和复习巩固。

 教学重点：1．体会牛顿第二定律在向心力上的应用．

            2．明确向心力的意义、作用、公式及其变形．

教学难点： 1．圆锥摆实验及有关物理量的测量．

           2．如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象．

前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，我们现来复习一下，因为圆周运动的运动方向不断改变也就是速度方向在不断改变,所以在任意的时间间隔内都有速度变化量,即存在加速度。

这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征――向心力。

1、向心力
指导学生阅读教材“向心力”部分，思考并回答以下问题：
1、举出几个物体做圆周运动的实例，说明这些物体为什么不沿直线飞去。
2、用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。
让学生认真阅读教材，列举并分析实例，体会向心力的作用效果，然后可以根据牛顿第二定律 物体运动过程中合力的方向与加速度方向相同,而匀速圆周运动的加速度方向指向圆心,所以其合力的方向也指向圆心.

我们就把这种使物体做圆周运动，指向圆心的力叫做向心力.符号：Fn

同时我们由牛顿第二定律得到做圆周运动向心力的公式为F_n=ma_n=mv²r =mrw² ​

实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式

1、教师：指导学生阅读教材 “实验”部分，引导学生思考下面的问题：

实验器材有哪些？

铁架台、细线、钢球、白纸、刻度尺、秒表

2、简述实验原理（怎样达到验证的目的）m rω2 = mgtanθ,也就是说只要我们证明圆锥摆做匀速圆周运动所需要的向心力等于小球重力和绳对小球拉力产生的合力就可以了.

3、实验过程中要测量记录哪些数据?

半径r，运动n圈所用时间t，小球距悬点的竖直高度h.为什么我们不需要记录小球的质量呢?

  学生: 因为我们要验证m rω2 = mgtanθ,可以约掉m既只要我们可以验证出 rω2 = gtanθ就可以了.      

 教师:这就是我没有给大家发小球,而让大家每人准备一段细绳的原因了,我这里有专门准备的小球和细绳组成的圆锥摆,还有大家可以靠我的U盘,是否也可以当一个圆锥摆来使用呢?

     同时实际测量中我们很难测量的量角速度ω,所以我们应该换一个思路用 =gtanθ.好了剩下的任务就由你们来完成了。

那么请大家根据自己手头的东西自己制作一个圆锥摆,进行实验.

    学生：分成小组，进行实验，独立验证

教师：指导学生完成实验，及时发现并记录学生实验过程中存在的问题。(此时参与学生实验,及时发现问题,帮助学生解决.)。

4、实验过程中产生误差的原因主要有哪些？

教师：听取学生汇报验证的结果，引导学生对实验的可靠性作出评估。

师生互动，得出结论：

1、实验的过程中，多项测量都是粗略的，存在较大的误差，用两个方法得到的力并不严格相等。

2、通过实验我们还体会到，向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样具有某种性质的力来命名的。它是效果力，是按力的效果命名的。在圆锥摆实验中，向心力是小球重力和细线拉力的合力，还可以理解为是细线拉力在水平面内的一个分力。

说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的？

人造地球卫星绕地球运动

2、绳的一端拴一小球，手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。

3、在圆盘上放一个小物块，使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动.

4、圆锥摆在水平面内运动。分析小物块受几个力？向心力由谁提供？学生：思考并回答问题：

人造地球卫星和地球间的引力提供人造地球卫星运转的向心力。
小球受重力、支持力、绳的拉力而做匀速圆周运动。由于竖直方向小球不运动，故重力、支持力合力为零，那么水平方向上的匀速圆周运动效果由水平面上的绳的拉力效果来提供
小物块受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供向心力
小球重力和绳对小球拉力产生的合力提供向心力。

教师：那么根据上面的例子大家考虑一下，向心力究竟是怎样的力呢？它是如何命名的？

     学生：向心力是根据力的作用效果来命名的，它不是具有确定性质的某种力。

         它可以由某个力来提供，也可以是几个力的合力来提供，还可以是某个力的分力来提供。

教师：我们知道在一些物体做加速圆周运动时，合外力方向与速度方向夹角小于900，此时我们又应该如何分析物体的运动呢?

 学生：把F分解为两个互相垂直的分力：跟圆相切的Ft和指向圆心的Fn，如图所示，其中Ft只改变v的大小，Fn只改变v的方向，Fn产生的加速度就是向心加速度。

 同理，F与v的夹角大于900时，Ft使v减速，Fn改变v的方向，综上：

1、同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动。

教师：那么大家可以思考一下链球运动员用力抡起链球时，是什么力使它加速的？小物体放在圆台上随圆台一起加速转动时，小物体受的摩擦力指向圆心吗？使物体加速的力是什么力？

    学生：互相讨论.

2、一般曲线运动

教师：还有一些运动运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动。

处理一般的曲线运动可以把曲线分割成许多小段，每一小段看成一小段圆弧，然后当作许多半径不同的圆处理，再应用圆周运动的分析方法处理。

问题与练习1、2

课后作业3

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养
学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生
素质的培养就成了镜中花，水中月。

6.向心力　

6.向心力　

前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，我们现来复习一下，因为圆周运动的运动方向不断改变也就是速度方向在不断改变,所以在任意的时间间隔内都有速度变化量,即存在加速度。

这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征――向心力。

1、向心力
指导学生阅读教材“向心力”部分，思考并回答以下问题：
1、举出几个物体做圆周运动的实例，说明这些物体为什么不沿直线飞去。
2、用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。
让学生认真阅读教材，列举并分析实例，体会向心力的作用效果，然后可以根据牛顿第二定律 物体运动过程中合力的方向与加速度方向相同,而匀速圆周运动的加速度方向指向圆心,所以其合力的方向也指向圆心.

我们就把这种使物体做圆周运动，指向圆心的力叫做向心力.符号：Fn

同时我们由牛顿第二定律得到做圆周运动向心力的公式为F_n=ma_n=mv²r =mrw² ​

实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式

1、教师：指导学生阅读教材 “实验”部分，引导学生思考下面的问题：

实验器材有哪些？

铁架台、细线、钢球、白纸、刻度尺、秒表

2、简述实验原理（怎样达到验证的目的）m rω2 = mgtanθ,也就是说只要我们证明圆锥摆做匀速圆周运动所需要的向心力等于小球重力和绳对小球拉力产生的合力就可以了.

3、实验过程中要测量记录哪些数据?

半径r，运动n圈所用时间t，小球距悬点的竖直高度h.为什么我们不需要记录小球的质量呢?

  学生: 因为我们要验证m rω2 = mgtanθ,可以约掉m既只要我们可以验证出 rω2 = gtanθ就可以了.      

 教师:这就是我没有给大家发小球,而让大家每人准备一段细绳的原因了,我这里有专门准备的小球和细绳组成的圆锥摆,还有大家可以靠我的U盘,是否也可以当一个圆锥摆来使用呢?

     同时实际测量中我们很难测量的量角速度ω,所以我们应该换一个思路用 =gtanθ.好了剩下的任务就由你们来完成了。

那么请大家根据自己手头的东西自己制作一个圆锥摆,进行实验.

    学生：分成小组，进行实验，独立验证

教师：指导学生完成实验，及时发现并记录学生实验过程中存在的问题。(此时参与学生实验,及时发现问题,帮助学生解决.)。

4、实验过程中产生误差的原因主要有哪些？

教师：听取学生汇报验证的结果，引导学生对实验的可靠性作出评估。

师生互动，得出结论：

1、实验的过程中，多项测量都是粗略的，存在较大的误差，用两个方法得到的力并不严格相等。

2、通过实验我们还体会到，向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样具有某种性质的力来命名的。它是效果力，是按力的效果命名的。在圆锥摆实验中，向心力是小球重力和细线拉力的合力，还可以理解为是细线拉力在水平面内的一个分力。

说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的？

人造地球卫星绕地球运动

2、绳的一端拴一小球，手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。

3、在圆盘上放一个小物块，使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动.

4、圆锥摆在水平面内运动。分析小物块受几个力？向心力由谁提供？学生：思考并回答问题：

人造地球卫星和地球间的引力提供人造地球卫星运转的向心力。
小球受重力、支持力、绳的拉力而做匀速圆周运动。由于竖直方向小球不运动，故重力、支持力合力为零，那么水平方向上的匀速圆周运动效果由水平面上的绳的拉力效果来提供
小物块受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供向心力
小球重力和绳对小球拉力产生的合力提供向心力。

教师：那么根据上面的例子大家考虑一下，向心力究竟是怎样的力呢？它是如何命名的？

     学生：向心力是根据力的作用效果来命名的，它不是具有确定性质的某种力。

         它可以由某个力来提供，也可以是几个力的合力来提供，还可以是某个力的分力来提供。

教师：我们知道在一些物体做加速圆周运动时，合外力方向与速度方向夹角小于900，此时我们又应该如何分析物体的运动呢?

 学生：把F分解为两个互相垂直的分力：跟圆相切的Ft和指向圆心的Fn，如图所示，其中Ft只改变v的大小，Fn只改变v的方向，Fn产生的加速度就是向心加速度。

 同理，F与v的夹角大于900时，Ft使v减速，Fn改变v的方向，综上：

1、同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动。

教师：那么大家可以思考一下链球运动员用力抡起链球时，是什么力使它加速的？小物体放在圆台上随圆台一起加速转动时，小物体受的摩擦力指向圆心吗？使物体加速的力是什么力？

    学生：互相讨论.

2、一般曲线运动

教师：还有一些运动运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动。

处理一般的曲线运动可以把曲线分割成许多小段，每一小段看成一小段圆弧，然后当作许多半径不同的圆处理，再应用圆周运动的分析方法处理。

问题与练习1、2

课后作业3

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养
学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生
素质的培养就成了镜中花，水中月。