物理必修 第二册第二节 向心力与向心加速度试讲课课件ppt

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《向心力与向心加速度》教学设计 教学目标：理解向心力和向心加速度，体会牛顿第二定律的普适性；通过分析具体情境中的向心力来源，培养学生建构模型的能力和科学推理能力；通过实验探究向心力的影响因素，培养学生科学探究能力；通过探究活动，让学生体会到成功的喜悦，培养学生学习物理的兴趣和理论联系实际的意识。教学重点：向心力和向心加速度的概念；实验探究向心力的大小。教学难点：向心力的概念教学方法：结合“观察与思考”，让学生对向心力有感性认识，组织和指导学生进行实验探究，建构向心力的知识。课时安排：2课时情境引入：游乐场里有各种有趣的游戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特点？复习提问：物体做曲线运行的条件是什么？新课教学：一、感受向心力物体做匀速圆周运动时的速度方向时刻在改变，即运动状态在不断变化。【观察与思考】如图所示，绳子的一段系着一小球，另一端用手固定，让小球在近似光滑的桌面上做匀速圆周运动，（1）此时牵绳的手有什么感觉？（2）小球受到的合外力方向如何变化？（3）松手后，小球还能继续做圆周运动吗？  向心力：物体做匀速圆周运动时所受合外力的方向始终指向轨迹的圆心，这个指向圆心的合外力称为向心力  说明：（1）方向：向心力的方向始终指向圆心，总是与线速度方向垂直，时刻发生变化；（2）向心力只改变物体线速度的方向，不改变线速度的大小。【讨论与交流】（1）请对旋转圆桌上的杯子进行受力分析，并讨论杯子做匀速圆周运动时向心力的来源。杯子由静摩擦力提供向心力。 （2）请对游乐场里的空中飞椅进行受力分析，并讨论飞椅做匀速圆周运动时向心力的来源。飞椅由重力和吊绳拉力的合力提供向心力。   总结：向心力是根据力的作用效果来命名，它可以由不同性质的力提供，也可以由某一力的分力或某些力的合力提供。练习：（1）如图，在洗衣机圆桶内，有一件质量为m的衣服贴着内壁跟随桶做匀速圆周运动，请分析衣服的受力情况，并说明其向心力来源。 （2）如图所示，绳子的一段系着一小球，另一端用手拉住，让小球在水平面内做匀速圆周运动，请分析小球的受力情况，并说明其向心力来源。 二、探究影响向心力大小的因素提出问题：匀速圆周运动的向心力大小与什么因素有关？【实验与探究】（1）介绍向心力演示器的原理；（2）实验1：利用向心力演示器，定性探究影响匀速圆周运动向心力大小的因素；猜想：影响匀速圆周运动向心力大小可能有哪些因素？实验方法：控制变量法。（3）实验2：利用向心力演示器，定量探究影响匀速圆周运动向心力大小的因素；实验方法：控制变量法。探究1：保持两个小球质量、转动半径相同，探究两个小球所受向心力与角速度之间的关系。【思考问题】（1）如何保持和相同？（2）如何使小球以不同的角速度运动？记录数据：实验次数角速度之比标尺格子数之比（向心力之比）1  2  3  实验结论：在质量和运动半径一定时，向心力的大小与角速度的平方成正比。 探究2：保持两个小球质量、角速度相同，探究两个小球所受向心力与转动半径之间的关系。【思考问题】（1）如何保持和相同？（2）如何使小球以不同的运动半径运动？记录数据：实验次数运动半径之比标尺格子数之比（向心力之比）1  2  3  实验结论：在质量和角速度一定时，向心力的大小与运动半径成正比。 探究3：保持两个小球运动半径、角速度相同，探究两个小球所受向心力与小球质量之间的关系。【思考问题】（1）如何保持和相同？（2）如何使小球的质量不同？记录数据：实验次数小球质量之比标尺格子数之比（向心力之比）1  2  3  实验结论：在运动半径和角速度一定时，向心力的大小与质量成正比。总结：物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小与质量、角速度和转动半径之间的关系：将代入上式得：说明：向心力公式不仅适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运动。【讨论与交流】利用线速度、角速度、周期、转速之间的关系，你还能推导出向心力的其他关系式吗？三、向心加速度根据牛顿第二定律：向心加速度的大小：或方向：指向圆心。说明：（1）向心加速度公式不仅适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运动。（2）分析非匀速圆周运动时，向心加速度、线速度、角速度取瞬时值。（3）角速度一定时，圆周运动的向心加速度与运动半径成正比；线速度一定时，圆周运动的向心加速度与运动半径成反比。 【讨论与交流】（1）利用线速度、角速度、周期、转速之间的关系，你还能推导出向心加速度的其他关系式吗？（2）比较匀速圆周运动中的向心加速度和直线运动中的加速度，它们有什么区别？ 练习1：自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样，它们的边缘有三个点A、B、C，如图所示。其中哪两个点向心加速度的关系适用于“向心加速度与运动半径成正比”，哪两个点适用于“向心加速度与运动半径成反比”，请说明理由。  练习2：如图所示，在长为的细绳下端栓一个质量为的小球，捏住绳子的上端，使小球在水平面内做圆周运动，细绳就沿圆锥面旋转，这样就成了一个圆锥摆。当绳子跟竖直方向的夹角为时，小球的向心加速度的大小是多少？通过计算说明：要增大夹角，应该增大小球运动的角速度。解：以小球为研究对象，对小球进行受力分析，小球受到的向心力：根据牛顿第二定律，小球的向心加速度为： 小球的运动半径为：又有：得到：从上式可看成，角速度增大时，夹角增大，所以要增大夹角，应该增大小球运动的角速度。课堂小结：1、要理解向心力、向心加速度的概念。2、要能够利用控制变量法探究向心力大小的决定因素。3、能初步在实际问题中，分析出向心力的来源，计算向心力的大小。课后作业：第一课时：第2题第二课时：第3题