向心加速度教学设计(通用8篇)
教学目标: 一 知识目标:
1.理解向心加速度和向心力的概念
2.知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。3.掌握向心力与向心加速度之间的关系。二 能力目标:
1.学会用运动和力的关系分析分题
2.理解向心力和向心加速度公式的确切含义,并能用来进行计算。三 德育目标:
通过a与r及、v之间的关系,使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。教学重点:
1.理解向心力和向心加速的概念。
2.知道向心力大小计算。
教学难点:,向心加速的大小,并能用来进行匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变,方向在时刻改变。教学方法:
实验法、讲授法、归纳法、推理法 教学用具:
投影仪、投影片、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、木球、细绳 教学步骤: 一 引入新课
1.复习提问(用投影片出示思考题)(1)什么是匀速圆周运动
(2)描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个?(3)上述物理量间有什么关系?
2.引入:由于匀速云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。所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点?加速度又如何呢?本节课我们就来共同学习这个问题。
二 新课教学
(一)用投影片出示本节课的学习目标: 1.理解什么是向心力和向心加速度 2.知道向心力和向心加速度的求解公式 3.了解向心力的来源
(二)学习目标完成过程 1.向心力的概念及其方向
(1)在光滑水平桌面上,做演示实验
a:一个小球,拴住绳的一端,绳的另一端固定于桌上,原来细绳处于松驰状态 b:用手轻击小球,小球做匀速直线运动 c:当绳绷直时,小球做匀速圆周运动(2)用CAI课件,模拟上述实验过程(3)引导学生讨论、分析:
a:绳绷紧前,小球为什么做匀速圆周运动?
b:绳绷紧后,小球为何做匀速圆周运动?小球此时受到哪些力的作用?合外力是哪个力?这个力的方向有什么特点?这个力起什么作用?
(4)通过讨论得到:
a: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。b:向心力指向圆心,方向不断变化。c:向心力的作用效果──只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。2.向心力的大小(1)体验向心的大小
a:每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个,让学生拉住绳的一端,让小球尽量做匀速圆周运动,改变转动的快慢、细线的长短多做几次。
b:引导学生猜想:向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。
c:过渡: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?下边我们通过实验来检验一下。
(2)a:用实物投影仪,投影向心力演示器。b:介绍向心力演示的构造和使用方法 构造:(略)主要介绍各部分的名称
使用方法:匀速转动手柄1,可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值。
(3)操作方法:
a:用质量不同的钢球和铝球,使他们运动的半径r和角速度相同观察得到:向心力的大小与质量有关,质量越大,向心力也越大。
b:用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:仍用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。
(4)总结得到:向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系,且给出公式:F=mr2(说明该公式的得到方法,空气变量法、定量测数据)
(5)学生据3.向心加速度 推导向心力的另一表达式
(1)做圆周运动的物体,在向心力F的作用下必然要产生一个加速度,据牛顿运动定律得到:这个加速度的方向与向心力的方向相同,叫做向心加速度。(2)结合牛顿运动定律推导得到
4.说明的几个问题:
(1)由于a向的方向时刻在变,所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。(2)做匀速圆周运动的物体,向心力是一个效果力,方向总指向圆心,是一个变力。(3)做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。三 巩固训练
1.向心加速度只改变速度的___________,而不改变速度的____________。
2.一个做匀速圆周运动的物体,当它的转速度为原来的2倍时,它的线速度、向心力分别变为原来的几倍?如果线速度不变,当角速度变为原来的2倍时,它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍? 3.(1)用CAI课件展示思考与讨论中的物理情景(2)分析木块受几个力的作用?各是什么性质的力?(3)木块所受的向心力是由什么提供的? 四 小结
情境、探究(体验)、应用是贯穿上海物理教材的主线,“问题引导,自主获取,促进学习方式的改变”是物理课程标准的要求。实验是培养学生科学素养的重要阵地,在物理研究、教学中占着举足轻重的地位。高中物理更为抽象,而学生的自我意识又增强了,他们更倾向于独立思考。因此,演示实验可以使他们“眼见为实”,学生实验更可以使他们有自己动手的机会,课外小实验则能丰富学生的体验经历。学生通过各种实验不断体会如同科学家们一样“发现”和克服困难,解决问题,获得成功后的喜悦,提高了其学习物理的兴趣,增强了学习物理的欲望,进而转化为一种热爱科学的素质和志向,提高了学生的科学素养。
1.教材和学情分析
拓展型课程I第一册第五章第二节《向心力、向心加速度》,是由基础型课程关于圆周运动的运动学知识拓展到动力学知识,建立向心力和向心加速度概念,深入了解物体做圆周运动的原因,加深对力和运动变化关系的理解,进一步提高了学生对牛顿定律的认识,培养了学生科学研究的方法和科学研究的态度,为以后研究学习比较复杂的运动规律指明了思路和方法。因此,本节课既是一堂探究学习课,也是后面课程知识研究学习的铺垫课。
本节教材是用链球自述的方式指出使物体做圆周运动必须有作用力,然后又用杂技节目“水流星”引发学生的思考,通过“大家谈”和自主活动等帮助学生初步建立向心力概念。为了得出向心力公式,课本用了DIS演示实验探究向心力与哪些因素有关,得出结论后再要求学生用牛顿第二定律自主导出向心力公式。
由于实验内容较多,本节课需要2课时完成,所以本课时的主要教学任务是:让学生通过学习体验,发现做匀速圆周运动的物体的受力方向特点,探索做圆周运动的物体的受力大小与哪些因素具有定量关系。针对学生已经掌握了控制变量法的学情,从生活经验出发,学生很容易猜测加速度大小与力、质量有关,这是学生的现有发展水平。学生在实验中如何设计实验,应该控制的是哪些变量,如何控制这些变量,如何测量砝码受到的向心力和如何测定砝码的角速度等问题,以及如何根据实验数据采用物理图像的方法来分析研究实验的结论,这是学生的潜在发展水平。教师在教学过程中应该给学生搭好脚手架,让学生在对向心力的定性和定量的实验探究过程中,体验“科学猜想”与控制变量方法,在数据处理过程中,感受归纳推理等多种物理学研究方法,培养学生观察分析、比较判断、归纳总结及处理实际问题的能力,引导学生逐步接近潜在的发展水平。所以,本课时课堂教学中的主要教学方法是实验探究法,学生的主要学习方法是小组合作自主探究学习法。
2.教学目标
知识与技能:理解质点做匀速圆周运动的原因,理解向心力的概念,能进行简单的计算;知道探究“向心力与哪些因素有关”的实验仪器和实验方法。
过程与方法:通过对向心力的实验研究,进一步感受控制变量法这种常用科学研究方法。
情感、态度与价值观:通过对向心力来源的分析,体验物理知识与生活的广泛联系;感受成功的快乐,体会实验的意义,激发学生学习物理的兴趣。
[问题提出]
本节课的教学重点是熟悉和了解向心力公式;教学难点是对实验数据进行分析、归纳,得出向心力大小与角速度、半径和质量的关系。
[教学设计]
1.巧设情境,引入课题,激发探究欲望
教师不动声色地将一个空杯子杯口朝下,接着将水放入杯中,再次将杯子杯口朝下,水流出。然后,教师再次将水放入杯中演示“水流星”实验。随后,教师播放专业演员表演“水流星”的视频。教师与学生总结:“可见‘水流星’做圆周运动与手拉绳子的力有关。”教师,播放“链球与卫星”的视频,并引导学生观察链球与卫星的运动和受力的相同之处。
设计意图:引起学生强烈的学习兴趣和探索欲望,让学生在快乐的学习氛围中带着问题,即“做圆周运动的物体受到怎样的力”走上探索新知之路。
2.合作交流,演绎探究过程
活动1:向心力的方向。教师让学生利用桌面上的器材完成实验,并直接感受做圆周运动的物体的受力特点:(1)一个小球,拴住绳的一端,绳的另一端用手抓好固定于桌上,原来细绳处于松弛状态;(2)给小球一个初速度,当绳绷直时,观察小球做什么运动,并体验抓住细绳一端的手有什么感觉;(3)过了一会儿,松开固定点,观察小球的运动情况。在全体学生做实验进行直观感知后,请学生交流在实验中的感受。随后,教师让学生观看唱片上用线拴住的小球的运动视频及Flash动画,并设问:“我们给这个力起个专用名字,可以叫什么?”教师书写板书。向心力定义:物体做匀速圆周运动合力F总指向圆心,这个合力叫做向心力。方向:总沿半径方向指向圆心(是个变力)。在与学生交流讨论后,教师总结向心力的作用。
设计意图:高一学生的认知遵循从感性到理性的规律,考虑到学生对向心力缺少感性认识。因此,我通过创设情境让学生亲身体验来达到感性认识,并通过分组探究、学生汇报、思维对接等,让学生从中体验和学习实验探究的一般过程,提高其实验观察和分析能力。
活动2:向心力的大小。教师设问:“物体做匀速圆周运动所需的向心力大小与哪些因素有关呢?还以刚才的小球在水平面上做匀速圆周运动为例,我们研究的对象是小球,研究的运动是匀速圆周运动。我们考虑小球本身和圆周运动本身的因素,同学们思考一下可能有哪些因素会影响向心力的大小呢?”学生以实验小组为单位相互讨论,合理地猜想影响向心力大小的因素。学生汇报讨论结果。教师引导学生利用实验桌上的细线连结的钢球、木球,用手拉住绳的一端,让小球在桌面上尽量做匀速圆周运动,并在改变实验条件后多次尝试,从而探究向心力的大小与这些因素的定性关系。学生进行实验探究,教师巡回辅导。在学生总结实验结果后,教师总结向心力大小的决定因素。
板书:
教师与学生用朗威DIS向心力实验仪来研究向心力与质量、半径和角速度定量关系。教师先介绍这个实验仪的构造和原理(边播放课件边结合实验仪介绍,随后教师示范如何获取角速度相同时的实验数据的方法和要领)。同时,学生观察并熟悉实验桌上的朗威DIS向心力实验仪。教师引导学生用实验桌上的朗威DIS向心力实验仪定量探究向心力与质量、半径和角速度定量关系。学生分组实验探究,教师巡回指导,及时解决学生实验中遇到的问题。在每组学生汇报实验结果时,教师同时点击“学生广播”,将该小组的电脑屏显切换到各实验小组的电脑屏与教师的演示屏上,分享他们的实验成果。
设计意图:本设计的目的是让学生改变学习方式,通过探究,丰富学生自身的经历。现由于课堂教学时间的原因,将全班18个实验小组分成3大组,让每个大组分别探究向心力的大小与质量、轨道半径及角速度关系中的其中一个变量的关系。
教师引导学生通过实验得到的结论进行综合。师生总结得到:F=km rω2,若列式中各量单位为m—kg、ω—rad/s、r—m,则系数_k取1,就可得出F=mω2r。
设计意图:猜想能使学生发散思维变得活跃,还能使学生具有创造冲动,培养其丰富的想象力。如果说逻辑是证明的工具,那么猜想就是发现的工具,学生根据自己的猜测,调动已有的知识与经验,设计出具体的研究方案,教师作必要的指导,以保证方案的合理性和可操作性。在学生开始按拟定的方案进行实验时,教师巡视,注意学生仪器的使用是否得当,数据记录是否正确,并作个别辅导。这样,学生在教师的引导下,自觉、主动地与教师、教材、同学教具相互作用,进行信息交流、自我调节,形成了一种和谐亲密、积极参与的教学氛围。学生的思维在开放、发散中发展,在求异、探索中趋于有序。这培养了学生的独立操作能力,发展了学生的思维能力、创造能力,同时也使学生享受到了成功的乐趣。
3.提出问题,延伸探究过程
活动3:应用。教师让学生利用已经学会的向心力知识来分析本节课开始时欣赏的链球视频中运动员为什么要用尽全身的力气。教师让学生在课后用一个空的小金属食品罐自制“水流星”,体验怎样使“水流星”中的水不流出来,并自行分析该做法的理论依据。
设计意图:在培养学生概括、提炼能力的同时,实现书本知识与生活知识的融通,让学生深刻感悟所学知识的生活意义和价值,产生科学追求的内在动力;拉近科学与社会之间的距离,并提高学生分析和解决实际问题的能力。
4.归纳建构,品味探究结果
教师小结本节课学生所获取的知识、探究的具体过程与方法。
5.作业布置
本节课的作业为以下三项:拓展型课程I练习部分(第一册)相关习题、小实验“自制水流星”与预习向心加速度。
[自我反思]
本节课是一堂探究型学习课,教学过程中较为成功的有以下几点。在情境创设上以“水流星”的演示实验为开场引入课题,引起了学生的强烈兴趣和探索欲望。在教学难点的突破过程中,把学生现有的知识和实验水平与DIS实验相关联,通过让学生自主探究、数据采集,使学生在实实在在的体验过程中了解向心力与哪些因素有关,获得向心力的计算公式,加深对向心力概念的理解,从而提高了教学效率,使学生从现有的知识和实验水平到达新的潜在发展水平。在教学手段上,我体现了现代信息技术与物理教学的完美整合,以此给学生创造了一个舒适、愉快的学习氛围,使之自觉、主动地投入学习,在获取知识的过程中学会学习。但是,此教学还有许多不足之处。例如,在向心力概念和方向的教学上过高评价了学生的现有水平。同时,设计教学环节时,有些我预设问题和实验结论,学生不能很快理解到位,这一点有改进的空间,可减少学生在学习上的困难。又如,在朗威DIS向心力实验仪测量原理教学策略上,教师可适时降低坡度,寻找学生的最近发展区,促使学生更有效地掌握实验操作方法。
[专家点评]
《向心力、向心加速度》是由基础型课程关于圆周运动的运动学知识拓展到动力学的内容,张森老师在教学设计中充分展示了其情境学习、实验优先、问题生成、注重思维的课堂教学特色。他以实验优先为抓手,培养学生科学素养,使教学问题得到了解决。
本节课是一堂探究型学习课。课程标准把科学探究列入课程目标、内容标准和实施建议中。科学探究既是物理课程的目标,又是物理课程的重要内容,本节课的教学设计意将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神等科学素养。
实验是物理学的基础,也是物理教学的重要内容。张森老师以“水流星”的演示引入课题,激发了学生的探究欲望。接着,他又让学生动手,感受绳牵小球做圆周运动时的受力情况,并通过分组探究、学生汇报、思维对接,让学生从中体验和学习实验探究的一般过程,提高学生实验观察和分析的能力。在开展向心力与哪些因素有关的探讨时,张森老师应用了DIS向心力实验器,因为DIS实时采集数据,可以同时测得运动物体每个瞬时的向心力以及相对应的加速度,并通过图像分析,直接得出向心力与质量、角速度、运动半径的关系。
问题由来高中物理必修(1)第一章中提出了加速度a的概念,明确它是“描述速度变化快慢的物理量”.
必修(2)第五章在匀速度圆周运动中提出了向心加速度an的概念,指出它指向圆心而与该点的线速度垂直,所以它不改变线速度的大小,只改变线速度的方向,继而在“变速圆周运动和一般的曲线运动”中进一步表示:如果作曲线运动的物体受到的外力与速度方向斜交,则可以把它分解成与线速度共线的切向分力Ft而产生切向加速度at、与线速度垂直的分力Fn而产生法向加速度an;at标志着物体速度大小的变化,an表现为速度方向的改变.
延伸加速度是“描述速度变化快慢的物理量”这一概念,人们进而有叙述:在曲线运动中,切向加速度管线速度大小的改变,at越大,线速度的大小改变就越快;向心(法向)加速度管线速度方向的改变,an越大,线速度的方向改变就越快.
以上步步为营的演绎,致使我们对“向心(法向)加速度管线速度方向的改变,an越大,线速度的方向改变就越快”这一点深信不疑,很多老师直接把它作为一种经典奉献给学生,众多的教辅资料中不断以概念训练题的形式强化这一结论.
矛盾显现然而现实时常会冲击这一结论,最简单的如图1示:水平圆盘绕竖直中心轴匀速转动,盘上两个小物体A和B随盘一起运动,由于它们作圆运动的角速度ω相同而半径r不同,据向心加速度计算式an=rω2,可知B的向心加速度一定大于A的向心加速度,如果按照上述结论推演,B的线速度方向改变肯定要比A快,而事实上A和B的速度方向改变完全是同步的,取任何一段时间间隔,它们速度方向的改变一样多!
异军突起,看来曲线运动中线速度方向改变的快慢,应该决定于角速度大小:综观众多事实,我们可以发现,圆运动中(一般的曲线运动可通过曲率圆链接)角速度越大,则线速度的方向改变越快,角速度越小,则线速度方向改变越慢,泛说也就是线速度方向的改变快慢,取决于角速度,亦即直接相关转速或周期大小.
问题辨析哪一种说法更在理?我们是不是应该先看一看向心加速度an的来历?
在研究最基本的曲线运动——匀速圆周运动中,通常是用以下办法导出向心加速度大小计算公式和方向确认方式:设匀速圆周运动的线速度为v,角速度为ω,半径为r;经一个极短的时间Δt,利用矢量三角形得出一个速度的变化量Δv;速度矢量三角形中在Δt极短的前提下,可以有Δv≈vθ=vωΔt,故加速度a=Δv/Δt= vω= v2/r;当Δt趋向于零时,θ亦趋向于零,则Δv的方向趋向于跟瞬时线速度v垂直,而加速度的方向决定于速度变化量的方向,所以这个加速度垂直线速度而指向圆心,从而被命名为向心(法向)加速度而标作an.
从上述推演过程我们应该明确这样一条:向心加速度an来自线量v对时间的变化率,所以它反映的也是一个线量的变化情况而不是一个角量的变化情况!我们可以顺便理一下线、角量之间的关系如表1:
表1线量加速度a速度v位移x路程s角量角加速度β角速度ω角位移θ弧长L线、角量关系(曲率半径为r):a=rβ,v=rω, 弧长(类路程)L =rθ再从因果关系看,因为有一个指向圆心的向心力Fn,就会同时产生一个指向圆心的向心(法向)加速度an;根据牛顿定律中包含的单位关系,an的单位是属于线量变化率的m/s2.
从这个意义上讲,速度方向变化是一个角量θ的问题,直接地确实应该由θ=ωΔt来决定,也就是角速度ω的大小决定了线速度方向改变的快慢,而不是由an这个线量来直接描述它.
当然,由于an的存在,导致线速度v的大小不变,但在极短时间内产生一个Δv=anΔt,却使v方向发生了改变,所以向心(法向)加速度关联着速度的方向改变是不错的;从速度变化的效果来看,确实也是有这样明确的分工:切向加速度使线速度的大小发生改变,法向加速度使线速度的方向发生改变,没有向心(法向)加速度就没有速度方向的改变;但误解的关键在于“线速度方向的改变的快慢并不单一地决定于向心(法向)加速度”,因为我们可以从推导an的图中可以看出,线速度方向的改变角θ,不但与Δv=anΔt有关,还与线速度v的大小有关(也就是与rω有关),定量地从an=rω2,即ω=anr可以肯定速度方向变化快慢由向心加速度an和圆半径r共同决定.
我们再来看一看教材的相关叙述用词之谨慎:图3表示做圆周运动的沙袋正在加速的情况.O是沙袋运动轨迹的圆心,F是绳对沙袋的拉力.根据F产生的效果,可以把F分解为两个相互垂直的分力:跟圆周相切的分力Ft和指向圆心的分力Fn.Ft产生圆周切线方向的加速度,简称切向加速度.切向加速度是与物体速度方向一致的,它标志着物·物理史料·
各位评委专家,您们好!我说课的题目是高中物理人教版必修2第5章第6节《向心加速度》。下面,我将从课标和教材分析、教学目标、重点和难点、教法与学法、教学过程及板书设计六个方面进行 说课。
一、课标、教材分析、学情分析 1.课程标准分析
《普通高中物理标准》共同必修模块“物理2”的内容标准中,涉及本节的内容有“知道向心加速度”。该要点是理解向心加速度,为下一节学习向心力做准备。
2.教材地位及其作用
向心加速度是在学生学习了《圆周运动》之后编排的,是本章的重点难点,是从动力学的角度来研究圆周运动。并为下一 节学习向心力以及学好 生活中的圆周运动做准备。
3、学情分析
学生逻辑推理能力和抽象思维能力不是很强,不注重对知识内涵的研究,对物理的学习还缺乏方法,习惯于硬套公式。而向心加速度比较抽象,会给学生带来较大的理解困难。为了遵循学生的心智发展水平,在教学中我利用实例分析匀速圆周运动的物体所受的合力,再由牛顿第二定律引出加速度方向,而后引导学生探索向心加速度的大小的推导,这也是新教材编写的意图,突出概念教学的物理过程,让学生体验学习过程。
二、教学目标
【知识与技能】
1.加深理解加速度与速度、速度变化量的区别。2.体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。
3.知道向心加速度的公式也适用于变速圆周运动;知道变速圆周运动的向心加速度的方向。
4.知道向心加速度的概念;知道向心加速度的大小与哪些因素有关。
5.知道公式ɑ=υ2/r=ω2r 的意义。6.会应用向心加速度定量分析有关现象。
【过程与方法】
体会速度变化量的处理特点,体验向心加速度的导出过程,领会推导过程中用到的数学思想。
【情感态度与价值观】
1.培养学生思维能力和分析问题的能力,培养学生探究问题的品质。
2.通过探索向心加速度公式,体验探索自然界规律的艰辛与喜悦,培养学生主动参与活动的热情和与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望。
三、教学重点与难点
重点:理解匀速圆周运动中加速度的产生原因,掌握向心加速度的确定方法和计算公式。
难点:向心加速度方向的确定过程和向心加速度公式的推导与应用。
四、教法与学法
1.采用理论、实验、体验相结合的教学安排。重视学生获得知识的过程与方法,更加突出学生的学,学生学得主动,学得积极。
2.教师启发引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流。主要提供学生思考,举例,体验,探索及尝试表达的机会。
五、教学过程
1.创设情景、导入新课
播放视频欣赏:2009年2月22日进行的大冬会花样滑冰双人滑比赛毫无悬念,我国名将张丹、张昊以195.32分夺得冠军,在家门口收获了他们的大冬会三连冠。
提出问题:视频中张丹、张昊的运动做什么运动?
2、实验探究、进行新课(1)感知加速度的方向
指导学生用细线和小球做实验。分组用细线拉小钢球、小木球让其做匀速圆周运动,改变小球的转速、细线的长度多做几次。提出问题:是不是由此可以得出结论:“任何物体做匀速圆周运动的加速度都指向圆心”?
(2)速度的变化量
出示例题:向东做加速运动,初速度5m/s,末速度8m/s,试画出速度的改变量。某物体向东做减速运动,初速度8m/s,末速度5m/s,试画出速度的改变量。
引导学生在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量Δv的图示。
投影学生所画的图示,点评、总结。(3)向心加速度
A、指导学生阅读教材“向心加速度”部分,投影图5.6-3,引导学生思考:①在A、B两点画速度矢量VA和VB时,要注意什么?②VA将的起点移到VB点时要注意什么?③如何画出质点由A点运动到B点时速度的变化量Δv?④Δv/Δt表示的意义是什么?⑤Δv与圆的半径平行吗?在什么条件下,Δv与圆的半径平行?
B、倾听学生回答,必要时给学是以有益的启发和帮助,引导学生解决疑难,回答学生可能提出的问题。
C、指导学生阅读教材“做一做”栏目,要求学生分小组讨论后在练习本上推导向心加速度的公式。
D、巡视学生的推导情况,解决学生推导过程中可能遇到的困难,给与帮助,回答学生可能提出的问题。
E、师生互动,投影学生推导的过程,和学生一起点评、总结,共同展示向心加速度公式的推导过程。
F、得出结论:
3、自主合作、拓展深化
引导学生通过自主合作探究的方法,完成“思考与讨论”栏目中提出的问题,深化本节课所学的内容。
4、课堂小结
设计理念:在我的整个教学中注重学生的活动,通过学生活动打破学生对物理概念教学抽象、枯燥的认识,使之在体验中找到由抽象到直观、由枯燥变兴趣的突破口:通过创设情景,教师引导学生观察、分析,发现问题:通过创设疑问,教师引导学生思考、小组讨论,解决实际问题。体现了物理来源于生活又应用于生活。同时也充分体现教师主导,学生主体的地位。
六、板书设计
向心加速度
教学目标:
(一)知识与技能
知道向心加速度的产生、大小及方向。
(二)过程与方法
根据线速度方向的变化找出矢量图,利用三角形和加速度的物理意义进行推导。
(三)情感、态度与价值观
培养学生的分析能力、综合能力和推理能力,明确解决实际问题的思路和方法。教学重点:
向心加速度的大小的求解 教学难点:
向心加速度的推导 教学方法:
教师启发、引导,归纳法、讨论、交流学习成果。教学用具:
自制教具、多媒体演示仪 教学过程:
(一)引入新课
匀速圆周运动中有加速度吗?请你构思一下加速度的大小和方向应具有什么特点?
(二)新课教学
做匀速圆周运动的物体,其速度方向始终沿圆周的切线方向,方向时刻变化,因此必有加速度,根据牛顿第二定律知,物体将受力的作用,这个力始终指向圆心,叫做向心力,产生向心加速度,其大小不变,方向时刻变化,故匀速圆周运动是一种变加速运动。
1、物体在运动过程中,与时间t相对应的末、始两时刻的“速度差”v、称为速度的变化量、简称速度的变化。注意:速度是一个矢量,这里的“速度差”应遵循平行四边行运算法则、不是代数运算。
2、向心加速度:
匀速圆周运动中的物体,加速度始终指向圆心,这个加速度称为向心加速度。注意:向心加速度方向始终指向圆心,但每时每刻都在发生变化,所向心加速度是一个不断变化的量。因此匀速圆周运动是一个“变加速度”运动。
3、向心加速的大小:
v2r
2anr4、向心加速度的作用效果
向心加速度方向总指向圆心,始终与速度方向垂直,故向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小,向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢。
5、向心加速度与半径的关系:
当线速度相同时,a的大小与半径r成反比。当角速度相同时,a的大小与半径r成正比。
在角速度、线速度不确定的时候,无法确定a与r是正比还是反比关系。
6、向心加速度公式的推导:
如图6-1所示,物体从A点经时间t沿圆周匀速率运动到B点,转过的角度为θ,物体在B点速度vB可以看成是它在A点的速度vA(vA=vB=v)和速度的变化量v的合速度。
当t趋近于0时,也趋近于0,B点接近A点,v与 vA垂直,指向圆心。所以向心加速度方向沿半径方向指向圆心。
因为vA、vB和v组成的三角形与OAB是相似三角形,所以
vVA= ABRABv即v=
R将上式两边同时除以t,得
vABv= ttR 2 等式左边vv即为向心加速度a的大小,当t趋近于0时,等于匀速圆周运tt动的线速度v,代入上式整理得
v2a=.R 将v=R代入上式可得: a=2R
7、一般圆运动中的向心加速度
物体做匀速圆周运动时,向心加速度就是物体运动的合加速度,物体做非匀速圆周运动时,合加速度必有一个沿切线方向的分量和指向圆心方向的分量,其指向
v2圆心方向的分量就是向心加速度。此时向心加速度仍满足:anR2
R例1:关于向心加速度,下面说法正确的是()A.向心加速度是描述线速度变化的物理量
B.向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小 C.向心加速度大小恒定,方向时刻改变 D.向心加速度的大小也可用avtv0来计算 t解析:加速度是描述速度变化的物理量,向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,因此A选项错,B选项对。只有匀速圆周运动的向心加速度大小恒定,C选项错。公式a项错。
答案:B 例2:一物体以4m/s的线速度做匀速圆周运动,转动周期为2s。这物体在运动过程的任一时刻,速度变化率的大小为()
A.2m/s2 B.4m/s2 C.0 D.4m/s2 解析:物体加速度的大小即是速度的变化率。有 aD选项正确。
v,可求得a=4m/s2.tvtv0适用于匀变速运动,圆周运动是变速运动,D选t 3 答案:D 例3:物体做匀速圆周运动的速度大小为v,这该物体从A运动到B转过90角过程中,速度变化的大小为
方向为(如图6-6-1所示)解析:做A、B两点的速度矢量,并将B的速度矢量移到A点,如图6-6-4所示,则v为速度变化.得:v2v.v与A点速度方向夹角1350斜向左上方。
0答案:2v 速度变的方向与A点速度方向成1350角斜向左上方
(三)课堂小结
1、向心加速度大小的推导
2、向心加速度的方向
3、向心加速度的几个常用的公式
整体设计
本节内容是在原有加速度概念的基础上来讨论“匀速圆周运动速度变化快慢”的问题.向心加速度的方向是本节的学习难点和重点.要化解这个难点,首先要抓住要害,该要害就是“速度变化量”.对此,可以先介绍直线运动的速度变化量,然后逐渐过渡到曲线运动的速度变化量,并让学生掌握怎样通过作图求得曲线运动的速度变化量,进而最后得出向心加速度的方向.向心加速度的表达式是本节的另一个重点内容.可以利用书中设计的“做一做:探究向心加速度的表达式”,让学生在老师的指导下自己推导得出,使学生在“做一做”中能够品尝到自己探究的成果,体会成就感.在分析匀速圆周运动的加速度方向和大小时,对不同的学生要求不同,这为学生提供了展现思维的舞台,因此,在教学中要注意教材的这种开放性,不要“一刀切”.这部分内容也可以以小组讨论的方式进行,然后由学生代表阐述自己的推理过程.教学重点
1.理解匀速圆周运动中加速度的产生原因.2.掌握向心加速度的确定方法和计算公式.教学难点
向心加速度方向的确定和公式的应用.课时安排 1课时
三维目标 知识与技能
1.理解速度变化量和向心加速度的概念.2.知道向心加速度和线速度、角速度的关系式.3.能够运用向心加速度公式求解有关问题.过程与方法
1.体验向心加速度的导出过程.2.领会推导过程中用到的数学方法.情感态度与价值观
培养学生思维能力和分析问题的能力,培养学生探究问题的热情、乐于学习的品质.课前准备
教具准备:多媒体课件、实物投影仪等.知识准备:复习以前学过的加速度概念以及曲线运动的有关知识,并做好本节内容的预习.教学过程
导入新课 情景导入
通过前面的学习我们知道在现实生活中,物体都要在一定的外力作用下才能做曲线运动,如下列两图(课件展示).地球绕太阳做(近似的)匀速圆周运动 小球绕桌面上的图钉做匀速圆周运动
对于图中的地球和小球,它们受到了什么样的外力作用?它们的加速度大小和方向如何确定? 复习导入
前面我们已经学习了曲线运动的有关知识,请完成以下几个问题: 问题1.加速度是表示__________的物理量,它等于___________________的比值.在直线运动中,v0表示初速度,vt表示末速度,则速度变化量Δv=__________,加速度公式a=__________,其方向与速度变化量方向__________.2.在直线运动中,取初速度v0方向为正方向,如果速度增大,末速vt大于初速度v0,则Δv=vt-v0__________0(填“>”或 “<”),其方向与初速度方向______________________;如果速度减小,Δv=vt-v0__________0,其方向与初速度方向____________________.3.在圆周运动中,线速度、角速度的关系是___________________.参考答案1:速度改变快慢 速度的改变跟发生这一改变所用时间 vt-v0 2.> 相同 < 相反
3.v=ωr 对于匀速圆周运动中的加速度又有哪些特点呢? 推进新课
一、速度变化量
引入:从加速度的定义式a=
vtvtv0t 相同
可以看出,a的方向与Δv相同,那么Δv的方向又是怎样的呢?
指导学生阅读教材中的“速度变化量”部分,引导学生在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量Δv的图示。
问题:1.速度的变化量Δv是矢量还是标量?
2.如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上,如何表示速度的变化量Δv?
投影学生所画的图示,点评、总结并强调: 结论:(1)直线运动中的速度变化量
如果速度是增加的,它的变化量与初速度方向相同(甲);如果速度是减小的,其速度变化量就与初速度的方向相反(乙).(2)曲线运动中的速度变化量
物体沿曲线运动时,初末速度v1和v2不在同一直线上,速度的变化量Δv同样可以用上述方法求得.例如,物体沿曲线由A向B运动,在A、B两点的速度分别为v1、v2.在此过程中速度的变化量如图所示.可以这样理解:物体由A运动到B时,速度获得一个增量Δv,因此,v1与Δv的矢量和即为v2.我们知道,求力F1和F2的合力F时,可以以F1、F2为邻边作平行四边形,则F1、F2所夹的对角线就表示合力F.与此类似,以v1和Δv为邻边作平行四边形,两者所夹的对角线就是v1和Δv的矢量和,即v2,如图所示.因为AB与CD平行且相等,故可以把v1、Δv、v2放在同一个三角形中,就得到如图所示的情形.这种方法叫矢量的三角形法.利用课件动态模拟不同情况下的Δv,帮助学生更直观地理解这个物理量.二、向心加速度
1.向心加速度的方向
课件展示图,并给出以下问题,引导学生阅读教材“向心加速度”部分:
问题:(1)在A、B两点画速度矢量vA和vB时,要注意什么?(2)将vA的起点移到B点时要注意什么?
(3)如何画出质点由A点运动到B点时速度的变化量Δv?(4)Δv/Δt表示的意义是什么?
(5)Δv与圆的半径平行吗?在什么条件下,Δv与圆的半径平行?
让学生亲历知识的导出过程,体验成功的乐趣.讨论中要倾听学生的回答,必要时给学生以有益的启发和帮助,引导学生解决疑难,回答学生可能提出的问题.利用课件动态展示上述加速度方向的得出过程.结论:上面的推导不涉及“地球公转”“小球绕图钉转动”等具体的运动,结论具有一般性:做匀速圆周运动的物体加速度指向圆心,这个加速度称为向心加速度.2.向心加速度的大小
引入:匀速圆周运动的加速度方向明确了,它的大小与什么因素有关呢?
(1)公式推导
指导学生按照书中“做一做”栏目中的提示,在练习本上推导出向心加速度大小的表达式,也就是下面这两个表达式:an=
v2r an=rω2 巡视学生的推导情况,解决学生推导过程中可能遇到的困难,给予帮助,回答学生可能提出的问题.投影学生推导的过程,和学生一起点评、总结.推导过程如下:
在图中,因为vA与OA垂直,vB与OB垂直,且vA=vB,OA=OB,所以△OAB与vA、vB、Δv组成的矢量三角形相似.用v表示vA和vB的大小,用Δl表示弦AB的长度,则有
vvlr或Δv=Δl·vtv用Δt除上式得rlt
vr
对应的圆心角θ很小,弧长和当Δt趋近于零时,vt表示向心加速度a的大小,此时弧
vtrtvr弦长相等,所以Δl=rθ,代入上式可得an=v2=vω
利用v=ωr可得an=r或an=rω2.(2)对公式的理解
引导学生思考并完成“思考与讨论”栏目中提出的问题,深化本节课所学的内容.强调:①在公式y=kx中,说y与x成正比的前提条件是k为定值.同理,在公式an=
v2r中,当v为定值时,an与r成反比;在公式an=rω2中,当ω为定值时,an与r成正比.因此,这两个结论是在不同的前提下成立的,并不矛盾.②对于大、小齿轮用链条相连时,两轮边缘上的点线速度必相等,即有vA=vB=v.又aA=
v2rA,aB=
v2rB,所以A、B两点的向心加速度与半径成22反比.而小齿轮与后轮共轴,因此两者有共同的角速度,即有ωB=ωC=ω.又aB=rBω,aC=rCω,所以B、C两点的向心加速度与半径成正比.(3)向心加速度的几种表达式 问题:除了上面的an=v2r、an=rω2外,向心加速度还有哪些形式呢?
先让学生思考,适时提示转速、频率、周期等因素.2结论:联系ω==2πf,代入an=rω2可得:
Tan=4T22r和an=4πfr.22至此,我们常遇到的向心加速度表达式有以上五种.3.向心加速度的物理意义
因为向心加速度方向始终指向圆心,与线速度方向垂直,只改变线速度的方向,不改变其大小,所以向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量.典例探究
(题目先课件展示,让学生思考后再给出解析内容)
例1 关于北京和广州随地球自转的向心加速度,下列说法中正确的是()A.它们的方向都沿半径指向地心
B.它们的方向都在平行赤道的平面内指向地轴 C.北京的向心加速度比广州的向心加速度大 D.北京的向心加速度比广州的向心加速度小
解析:如图所示,地球表面各点的向心加速度方向(同向心力的方向)都在平行赤道的平面内指向地轴.选项B正确,选项A错误.在地面上纬度为φ的P点,做圆周运动的轨道半径r=R0cosφ,其向心加速度为an=rω2=R0ω2cosφ.由于北京的地理纬度比广州的地理纬度大,北京随地球自转的半径比广州随地球自转的半径小,两地随地球自转的角速度相同,因此北京随地球自转的向心加速度比广州的小,选项D正确,选项C错误.答案:BD 点评:因为地球自转时,地面上的一切物体都在垂直于地轴的平面内绕地轴做匀速圆周运动,它们的转动中心(圆心)都在地轴上,而不是地球球心,向心力只是引力的一部分(另一部分是重力),向心力指向地轴,所以它们的向心加速度也都指向地轴.例2 如图所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点.左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r,b点在小轮上,距小轮中心的距离为r,c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上.若在传动过程中皮带不打滑,则()
A.a点与b点的线速度大小相等 B.a点与b点的角速度大小相等 C.a点与c点的线速度大小相等 D.a点与d点的向心加速度相等
解析:如皮带不打滑,a、c两点的线速度相等,故C选项正确.又a、c两点半径不同,则角速度不同,由v=rω得ωa=2ωc.同一轮上各点角速度相等,所以B选项是不正确的.但同一轮上各点线速度不等,即b、c两点的线速度不等,所以b与a两点的线速度也不相等,A选项也不正确.向心加速度a=rω,得a、d两点的向心加速度分别为aa=rωa和ad=4rd=4r(正确.答案:CD 课堂训练
22a2)=rωa,所以aa=ad,选项D
221.关于向心加速度的物理意义,下列说法正确的是()
A.它描述的是线速度方向变化的快慢 B.它描述的是线速度大小变化的快慢 C.它描述的是向心力变化的快慢 D.它描述的是角速度变化的快慢 解析:向心加速度不改变线速度的大小,只改变其方向.答案:A 2.一小球被细线拴着做匀速圆周运动,其半径为R,向心加速度为a,则()A.小球相对于圆心的位移不变 B.小球的线速度为Ra C.小球在时间t内通过的路程s=a/Rt D.小球做圆周运动的周期T=2πs解析:小球做匀速圆周运动,各时刻相对圆心的位移大小不变,但方向时刻在变.由a=v22得v=Ra,所以v=Ra
R/a
R在时间t内通过的路程s=vt=tRa
22Rv2RRaRa做圆周运动的周期T=2.答案:BD 3.由于地球自转,比较位于赤道上的物体1与位于北纬60°的物体2,则()
A.它们的角速度之比ω1∶ω2=2∶1 B.它们的线速度之比v1∶v2=2∶1 C.它们的向心加速度之比a1∶a2=2∶1 D.它们的向心加速度之比a1∶a2=4∶1
解析:同在地球上,物体1与物体2的角速度必相等.设物体1的轨道半径为R,则物体2的轨道半径为Rcos60°,所以v1∶v2=ωR∶ωRcos60°=2∶1 a1∶a2=ω2R∶ω2Rcos60°=2∶1.答案:BC 4.如图为甲、乙两球做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图象,其中甲的图线为双曲线.由图象可知,甲球运动时,线速度大小____________(填“变化”或“不变”,下同),角速度____________;乙球运动时,线速度大小____________,角速度____________.解析:由图可知,甲的向心加速度与半径成反比,根据公式a=
2v2r,甲的线速度大小不变;而由图可知,乙的加速度与半径成正比,根据公式a=ωr,说明乙的角速度不变.答案:不变 变化 变化 不变
5.如图所示皮带传动轮,大轮直径是小轮直径的3倍,A是大轮边缘上一点,B是小轮边缘上一点,C是大轮上一点,C到圆心O1的距离等于小轮半径,转动时皮带不打滑.则A、B、C三点的角速度之比ωA∶ωB∶ωC=____________,向心加速度大小之比aA∶aB∶aC=____________.解析:A与B的线速度大小相等,A与C的角速度相等.答案:1∶3∶1 3∶9∶1 课堂小结
课件展示本课小节:
1.向心加速度的定义、物理意义;2.向心加速度的方向:指向圆心; 3.向心加速度的大小:
4.向心加速度的方向时刻改变 布置作业
教材“问题与练习”第2、3、4题
板书设计 6 向心加速度
一、速度的变化量
加速度a=vt,a的方向与Δv相同
Δv的方向:
矢量三角形
二、向心加速度
1.方向:做匀速圆周运动的物体,加速度指向圆心.2.大小:an=v2r=rω=24T
r=4πfr.223.意义:始终指向圆心,与v垂直,只改变v的方向,不改变其大小,是描述线速度方向变化快慢的物理量.活动与探究
课题:研究电视画面中汽车轮胎的正反问题.过程:在电视画面中我们常常会看到一辆向前奔驰的汽车,它的轮子一会儿在正转,一会儿又在倒转.假设轮子的辐条如图所示,请解释造成这种现象的原因是什么,并分析什么情况下出现正转现象,什么情况下出现倒转现象.(参考资料:电视画面是每隔1/30 s更迭一帧,人的视觉暂留时间为0.1 s)
图5-6-12习题详解
1.解答:本题主要考查对向心加速度的各种表达式的理解和掌握.线速度相等时,考虑a=v2r22
周期相等时,考虑a=4T
r
角速度相等时,乙的线速度小,考虑a=ωv 线速度相等时,甲的角速度大,考虑a=ωv.所以:A.乙的向心加速度大 B.甲的向心加速度大 C.甲的向心加速度大 D.甲的向心加速度大 2.解答:已知周期,由ω=
2T,代入a=ωr得a=
4T
r.将已知数据统一成国际单位后代入得 a=43.1422(27.3243600)×3.84×108 m/s2=2.7×10-3 m/s2.lt3.解答:在相同时间内的路程之比为4∶3,则由v=知线速度之比为4∶3;
又已知运动方向改变的角度之比是3∶2,所以角速度之比为3∶2.利用公式a=vω可得aAaBvAAvBB433221.4.解答:两轮边缘上各点的线速度必相等,则有v1=v2=v.又因为r1∶r2=1∶3,所以 ω1∶ω2=v1r1:v2r2=3∶1.(1)两轮的转速比等于角速度之比,即有
n1∶n2=ω1∶ω2=3∶1.(2)在同一轮上各点的角速度必相等.由a=ω2r知,A点的转动半径为机器皮带轮的一半,故A点的向心加速度为轮边缘的向心加速度的一半,即aA=0.05 m/s2.(3)电动机皮带轮边缘上点的向心加速度a1=
v2r1
机器皮带轮边缘上点的向心加速度a2=所以a1∶a2=r2∶r1=3∶1 得a1=3a2=0.30 m/s.2
v2r2
设计点评
一、教材分析
《向心力》一节具有承前启后的作用;通过学习向心力的知识,既能使学生学会解决生活中的圆周运动等问题,又能让学生从生活中的圆周运动分析提高到对天体运动及带电粒子在电磁场中的运动的分析及推演。同时,《向心力》又是动力学的体现,通过对向心力的学习,可以提高同学们分析问题、解决问题的能力,是曲线运动一章的重点。
二、学情分析
学生通过前面的学习,理解了质量、力与加速度的关系,了解了描述圆周运动的各个物理量及其关系,认识了匀速圆周运动指向圆心的向心加速度,并且学生已经经历了同学之间相互协作、相互讨论、相互交流及最后的成果展示的学习过程,具备了处理问题的一般思路方法:提出问题—分析问题—解决问题。
三、学习目标
(一)知识与技能
1.了解向心力概念,知道向心力是根据力的效果命名的一种力。
2.知道向心力大小与哪些因素有关,并能用来进行简单的情景计算。
3.知道在变速圆周运动中,合外力的法向分力提供了向心力,切向分力用于加速。
4.知道一般曲线运动的处理方法。
(二)过程与方法
1.通过对向心力概念的探究体验,让学生理解其概念的内涵。并熟悉处理问题的一般方法:提出问题、分析问题、解决问题
2.在验证向心力表达式的过程中,体会物理实验在处理问题中的作用。
3.经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程,让学生领会解决问题从特殊到一般的思维方法。并学会用力和运动的观点来分析、解决问题。
(三)情感态度价值观
1.经历从自己提出问题到自己解决问题的过程,培养学生的问题意识及思维能力。
2.经历从特殊到一般的研究过程,培养学生分析问题、解决问题的能力。
3.实例、实验紧密联系生活,拉近科学与学生的距离,使学生感到科学就在身边,调动学生学习的积极性,培养学生的学习兴趣。
四、教学重点、难点
1.教学重点
理解向心力的概念、公式,并能用来进行简单的判断计算。会分析向心力的来源。
2.教学难点
理解向心力是一个效果力,会分析向心力的来源及简单的计算。
五、教学过程
知识回顾
同学们,咱们开始上课;在学习新课之前,老师先带着大家对向心加速度的知识做一下简单的回忆,同学们先思考一下(留出一段时间),接着用提问——ppt展示的方法对知识进行回顾。新课引入
对向心加速度简单回忆之后,大家可能就会想了,既然做匀速圆周运动的物体具有指向圆心的向心加速度,就必然有一个力产生这个加速度,接下来我们就研究一下这个力——向心力。新课学习
向心力
定义:引入一个新概念后,我们首先给向心力下个定义,通过牛顿第二定律我们已经知道这个向心力产生向心加速度,我们完全可以通过向心加速度的定义引入向心力的定义,我们知道相信加速度的定义是:做匀速圆周运动时刻指向圆心的加速度就是向心加速度,那向心力的定义就是:做匀速圆周运动时刻指向圆心的力就是向心力。
方向;通过研究向心加速度与向心力的关系,我们就知道向心力的方向与相信加速度相同:时刻指向圆心。
大小;向心力方向我们已经知道了,那它的大小又如何呢?再回到牛顿第二定律
我们就可以得到
感受向心力大小:
通过控制m、r来改变
来感受向心力大小的有关因素,同学们要有兴趣的话课后可以通过实验深入研究。
探究向心力特点:通过ppt受力分析说明向心力是效果力,而不像重力、拉力等是某种性质的力,受力分析时不可以特意加上向心力。变速圆周运动
到这里,我们已经对向心力有了很详细的了解,但同学们可能会问了:“老师,我们一直在研究匀速圆周运动,但生活中的圆周运动更多的是变速圆周运动,那我们怎么分析啊?”嗯,确实,我们学习物理就是来解决生活中的问题,如果只能解决特定问题的话那学习物理就没有意义了,好,接下来老师就带着同学们来研究一下变速圆周运动——ppt受力分析,指出合力不指向圆心,而是向心圆心的向心力和与圆相切的力的合力。
一般曲线
同学们可能又会问了,那无规则曲线呢?同学们有什么想法(让同学讨论1分钟),接下来同学们发表意见,引导同学们分成很多小段画圆的方法分析。
习题
1.知识与技能
(1)能结合实例分析,知道向心力是一种效果力以及方向;
(2)能够用自己的语言归纳向心力公式的确切含义,并能用来进行简单的计算;
(3)知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力,能够描述合外力的作用效果。
2.过程与方法
(1)通过对向心力概念的探究体验,能够用自己的语言说出其概念;
(2)引导学生进行“实验”——“用圆锥摆验证向心力的表达式”
(3)经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程,领会解决问题从特殊到一般的思维方法。
3.情感、态度与价值观
实例、实验紧密联系生活,拉近与科学的距离,感受到科学就在身边,发展自己对学习的积极性和学习兴趣。
二、教学重难点
1.重点:向心力的概念、公式的建立,对公式理解以及相应的计算
2.难点:分析向心力的来源
三、教学准备
PPT课件、圆锥摆(20组)、DISLab向心力演示器等
四、教学过程
1.引入
取一根细绳,一端系上一小球,另一端固定在一枚钉子上。将钉子定在
光滑的板上,如图所示:
师:给小球一个水平方向并垂直于绳的初速度,小球什么运动?生:圆周运动
师:小球为什么会做圆周运动?生:受绳子拉力
2.向心力概念的建立
对上述模型进行理想化处理(水平面光滑),对小球受力分析,得出向心力的概念。
向心力:物体受到的指向圆心的合力
强调:向心力是按照力的实际作用效果命名的。
3. 感受向心力与哪些因素有关
师:你在生活中感受到过向心力吗?
(1)体验:在一根结实的细绳的一端拴一个物体,抡动细绳,使小物体做圆周运动(如图),依次改变转动的角速度、半径和小物体的质量,拉力如何变化。
(2)猜想:向心力可能与哪些因素有关有关。
生:向心力可能与m、v(w)、r有关
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《速度变化快慢的描述加速度》说课稿09-22
高中物理加速度教案06-12
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