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1、高 中 物 理 人 教 版 必修二 第五章第六节 向心力教学设计 山东省成武县第二中学 宋效怀【教学目标】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、从牛顿第二定律角度理解向心力的表达式。5、初步了解“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理。6、会测量、分析实验数据，活的实验结论。【教学重点】掌握向心力的表达式，会分析向心力的来源。【教学难点】通过实验获得实验结论，分析向心力的来源处理实际问题。【教学过程】（一）引入新课教师活动： 前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，知道了如何
2、描述圆周运动。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。 投影展示实例:链球的圆周运动、冰上双人舞蹈中其一演员的圆周运动、地球卫星绕地球的圆周运动。 学生观察并回答问题： 1、圆周运动的物体为什么不沿直线飞去？ 2、月球和人造卫星绕地球匀速转动，中间没有物体“连”着，为什 么也不沿直线飞去？ 初步体验圆周运动向心力的存在。（二）进行新课一、向心力教师活动：首先请同学们根据上节课学到的知识，推导匀速圆周运动的合力，完成下列填空。学生活动：独立完成匀速圆周运动的合力方向和大小的推导：写出匀速圆周运动加速度的方向特点： 推导匀速圆周运动的合力的方向特点： 写出匀速圆周运动加速度的表达式：
3、推导匀速圆周运动合力的表达式： 设计说明：基于学生的已有知识，突出学生学习中的主体地位和和学习的主动性，从而激发学生的思维，充分调动学习的积极性。教师活动：展示并评价学生成果，请叙述你得到圆周运动合力表达式的推理依据和过程？学生互动：根据牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。学生代表发表自己的见解。师生互动：倾听学生回答，帮助学生分析实例，引导学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。启发学生通过牛顿第二定律推导匀速圆周运动的合力这一矢量的特点和表达式。 既然,匀速圆周运动的合力指向圆心,我们就把这个合力叫做向心力. 投影向心力的定义和表达式：或教师活动：匀速圆周运动的向心力表达式是理论推
4、出的，我们怎么验证它的正确与否呢？学生活动：同学就实验原理和实验设计进行交流，学生代表发表见解。设计说明：通过学生发表见解，培养学生语言表达能力和分析问题和解决实际问题的能力。教师活动：让我们一起来看一下教材给我们设计的一个案例。2、 实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式教师活动：指导学生阅读教材 “实验”部分，引导学生思考下面的问题：1、简述实验原理（怎样达到验证的目的）2、实验器材有哪些？3、实验过程中要注意什么？测量那些物理量（记录哪些数据）？4、实验过程中差生误差的原因主要有哪些？学生活动：认真阅读教材，思考问题，学生代表发言。教师活动：听取学生见解，点评、总结。师生互动：1、 应用公
5、式，通过测量计算出向心力的理论值. 再通过实例受力分析求出向心力的真实值，F合 mgtan 从而看公式mgtan是不是成立，就可验证公式的正确性。2、 模型建立：圆锥摆的生活原型（源于生活）、真实实例的选取（引导学生考虑实验的实验原则之一：可操作性原则） 师生讨论实验要测量的物理量：m、r、h、T (鉴于角不易测量从而转换成直接测量正切值) 师生讨论测量时要注意什么？（引导学生考虑注意实验的原则之二：实验结论的精确性原则） h = hh 教师活动：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。学生活动：分成小组，进行实验，独立验证。学生完成如下空格：（该组数据是老师实验测量得出的，
6、相对误差为：1.53，小于实验允许的相对误差5%）设计说明：让学生亲历实验验证的过程，体验成功的乐趣。培养动手能力和团结协作的团队精神。教师活动：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：在实验允许的误差范围内，匀速圆周运动的合力就是向心力，向心力公式正确。教师说明：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
7、力。投影展示：1、向心力是根据力的作用效果命名的。类似于合力。 2、向心力的来源： 凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力。教师活动：其实我们刚才试验的整个流程，隐含着我们今后处理匀速圆周运动的思路会步骤，请同学们分析交流并总结。教师展示：匀速圆周运动问题的解题思路（或步骤： ）1. 确定研究对象2. 运动分析（画轨迹、定圆心、找半径）3. 受力分析求合力（确定向心力）4. 列向心力公式，带入数据求解教师活动：我们还可以具体来进一步验证向心力公式，布置课下让学生按照“做一做”栏目中的实验介绍，独立操作，在实验中获得体验。设计说明：通过实验，增强学生的感性认识，同时激发学习物理学的
8、兴趣。二变速圆周运动和一般曲线运动教师活动：向心力能改变速度的大小吗？为什么？学生活动：思考并发表见解。教师活动：听取学生代表的发言，点评。向心力只改变速度的方向而不改变速度的大小。教生活动：演示实验，让学生具体观察加速圆周运动的小球的过程，这该怎样解释呢？请同学们阅读相关课文，并思考一下问题： 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？ 怎样使圆周运动的物体加速、减速？ 2、怎么分析研究一般的曲线运动？学生活动：认真阅读课本，思考并讨论问题，学生代表发表见解。师生互动：听取学生见解，点评、总结。设计说明：培养学生阅读教材并从中获取信息的能力，培养学生发现问题
9、解决问题的主动求知的意识。同时对学生注重物理学方法的教育。三师生互动：实例分析： 1.把一个小球放在漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，如右图，小球的向心力是由什么力提供的？解析：小球受力分析如图。可见，向心力是重力G和支持力F的合力提供的.也可以认为是支持力F在水平方向的分力提供的。 2.一个圆盘在水平面内转动，角速度是4rad/s。盘面上距圆 盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，如右图（1）求小物体所受向心力的大小。（2）请判断小物体相对于圆盘的运动趋势。解：(1) 由向心力公式得： Fn = m2r =0.1
10、042 0.10N =0.16N (2)物体受力如右图所示，向心力由物体所受静摩擦力充当，因静摩擦力指向圆心，所以物体的相当运动趋势沿半径背离圆心的方向。四.练习1.下列关于做正确是匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中（ ）A物体出其他的力外还受到向心力的作用B物体所受的合力提供向心力C向心力是一个合力D 向心力的大小一直在变化2.一汽车在水平路面上转弯，沿曲线由M向N行驶。速度逐渐减小。如下图，A、B、C、D分别画出了汽车转弯时所受合力的四种方向，你认为正确的是哪个？3.如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？五、课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。六.课外延伸、作业1.课外延伸阅读课本P25的“做一做”，自行设计实验,体会与向心力大小相关的因素.2.课后作业把书上1、4小题做到作业本上。
