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人教版 (2019)必修 第二册2 向心力教案设计
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 向心力教案设计,共9页。教案主要包含了导入新课,讲授新课等内容,欢迎下载使用。
(一)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、知道向心力的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。
(二)过程与方法
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、通过向心力大小与那些因素有关的探究,熟悉科学探究的一般过程:提出问题—猜想与假设—实验验证—分析数据—得出结论。
(三)情感态度与价值观
1、实例、实验紧密联系生活,拉近科学与学生的距离,调动学生学习积极性,培养学生学习兴趣。
2、经历科学探究的过程,领略实验是解决物理问题的一种基本途径,培养学生实事求是的科学态度。
教学重难点:
重点:
1、理解向心力的概念、性质、公式,会分析向心力的来源。
难点:
1.理解向心力的大小和方向,会利用向心力公式进行简单的计算及分析匀速圆周运动中供求关系。
教学过程:
一、导入新课:
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?
二、讲授新课:
1、向心力
【动图演示】空中飞椅
【教师提问】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?
【学生回答】把人和飞椅看成一个整体,受重力和绳的拉力,合力指向圆心。
【思考讨论】一个小球在细线的牵引下,绕桌面上的图钉做匀速圆周运动(小球与桌面上的阻力很小,可以忽略不计)。小球受到哪几个力作用?用剪刀将细线剪断,观察小球将做什么运动?你认为使小球做圆周运动的力指向何方?
【视频展示】小球在细线的牵引下,绕桌面上的图钉做匀速圆周运动
研究小球所受合力的方向
FN与G相平衡,所以合力为F
小球受到重力,桌面支持力和细线的拉力作用。
用剪刀将细线剪断,小球将沿切线方向飞出,做匀速直线运动。
结论:物体做匀速圆周运动,合外力指向圆心,且与线速度V垂直。
【教师总结】向心力
1、定义:做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心,这个指向圆心的力叫作向心力。
2、方向:指向圆心,向心力方向与速度方向垂直。
3、作用效果:只改变速度的方向,不改变速度的大小。
4、向心力来源
向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性质的力来命名的。它是根据力的作用效果命名的,它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。
如图:拉力和重力的合力提供物体做匀速圆周运动向心力。
【动图展示】地球绕太阳的运动
地球绕太阳的运动可近似看作匀速圆周运动,太阳对地球的引力提供向心力。
飞椅与人一起做圆周运动的向心力Fn则是由绳子斜向上方的拉力F和所受重力G的合力提供的。
【教师总结】分析向心力来源的几种典型实例
2、向心力的大小
【实验验证】感受向心力
如图 6.2-3 所示,在绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体),另一端握在手中。将手举过头顶,使沙袋在水平面内做圆周运动。此时,沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。换用不同质量的沙袋,并改变沙袋转动的速度和绳的长度,感受向心力的变化。
(1)保持沙袋转动的速度和绳的长度不变,改变沙袋的质量,感受向心力的变化。
(2)保持绳的长度和沙袋的质量不变,改变沙袋转动的速度,感受向心力的变化。
(3)保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变,改变绳的长度,感受向心力的变化。
【教师提问】通过实验我们可以得出什么结论?
【学生回答】做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。
【思考讨论】向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢?
【实验演示】探究向心力大小的表达式
匀速转动手柄1,可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球也随着做匀速圆周运动。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,通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
请你用上面介绍的器材设计实验,研究向心力大小与物体的质量、速度和轨道半径等因素的关系。
(1)在角速度、轨道半径不变的条件下,探究向心力与质量的关系:
【视频演示】向心力与质量关系
实验结论:在ω、r不变的条件下, Fn ∝ m
(2)在角速度、质量不变的条件下,探究向心力与轨道半径的关系:
【视频演示】向心力与半径的关系
实验结论:在ω、m不变的条件下, Fn ∝ r
(3)在质量、轨道半径不变的条件下,探究向心力与角速度的关系:
【视频演示】向心力与角速度的关系
实验结论:在m、r不变的条件下,Fn ∝ ω2
精确的实验表明,向心力的大小可以表示为:Fn=mω2r由:v=ωr得:Fn=mv2/r
【教师总结】
3、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
【动图展示】掷链球
【教师提问】观看动图结合手握绳子使沙袋加速转动的体会,说出变速圆周运动的特点?
【学生回答】变速圆周运动所受的力并不严格指向运动轨迹的圆心。
【思考讨论】当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时,物体所受合力的方向与速度方向的夹角是大于90°还是小于90°呢?
【总结回答】大于90°。Ft与物体运动的速度反向,使得物体的速度越来越小;Fn指向圆心,提供物体做圆周运动所需的向心力,改变物体速度的方向。
【教师总结】一般的曲线运动
(1)定义:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动,可以称为一般的曲线运动。
(2)研究方法:采用圆周运动的分析方法来处理
可以把这条曲线分割为许多很短的小段,质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。只是不同位置对应的“圆周运动”的“圆心”和“半径”不同。
【教师补充】匀速圆周运动与变速圆周运动的比较
匀速圆周运动问题的解答步骤
练习:见ppt
【板书设计】
6.2 向心力
一、向心力
1、定义:做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心,这个指向圆心的力叫作向心力。
2、方向:指向圆心,向心力方向与速度方向垂直。
3、作用效果:只改变速度的方向,不改变速度的大小。
4、向心力来源:向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性质的力来命名的。它是根据力的作用效果命名的,它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。
二、向心力的大小
向心力的大小可以表示为:Fn=mω2r由:v=ωr得:Fn=mv2/r
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1、变速圆周运动
Fn改变速度的方向Ft改变速度的大小
2、研究方法:采用圆周运动的分析方法来处理。
【教学反思】
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