人教版 (新课标)必修26.向心力教学设计

第五节 向心力、向心加速度（教案33）

    一、教学目标

    1、理解向心力和向心加速度的概念并能用来进行计算。

    2、知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来进行计算。

3、进一步理解匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。

    4、知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度。

    二、重点难点

重点：

1、理解向心力和向心加速度的概念。

    2、知道向心力大小，向心加速度的大小，并能用来进行计算。

    难点：对向心力和向心加速度的正确理解和认识。

    三、教学方法

    实验、讲授、讨论、归纳、推理

    四、教学用具

     多媒体、 课件、向心力演示器、钢球、木球、细绳

    五、教学过程

    引入：我们知道，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，说明物体做匀速圆周运动时一定要受外力作用。物体做匀速圆周运动时所受的外力有何特点？加速度怎样？这就是本节课要研究的问题。

   （一）、向心力

    1、演示实验：在光滑水平桌面的O点固定一根钉子，把绳的一端套在钉子上，另一端系一个小球，使小球在桌面上做匀速圆周运动

    2、讨论：

    a： 小球此时受到哪些力的作用？

    b： 合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？ 

    3、 结论 ：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的拉力的作用，这个力叫向心力。

    向心力的方向不断变化，但总是沿着半径指向圆心，而物体运动的方向沿切线方向，所以向心力的方向总与物体运动的方向垂直。

4、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。

向心力指向圆心，而物体运动的方向总是沿圆周上的切线方向，

二者互相垂直。物体在运动方向上所受的合外力为零，在这个方向上无加速度，速度大小不会改变。所以向心力只改变速度的方向。

    5、向心力的大小

  （1）体验向心力的大小

    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。

  （2）【演示实验】用向心力演示器演示向心力的大小与什么因素有关。用控制变量法。

    介绍向心力演示器的构造和使用方法

    操作方法：

    a：用质量不同的钢球和铝球做实验，使两球运动的半径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，向心力就越大。

    b：用两个质量相同的小球做实验，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系。可以看出，角速度越大，所需向心力就越大。

    c：仍用两个质量相同的小球做实验，保持两球运动角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。可以看出，运动半径越大，所需向心力就越大。

  （3）总结得到：向心力的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度都有关系。 匀速圆周运动所需的向心力大小为

F＝mr2

  （4）学生根据推导向心力的另一表达式

  【注意】向心力是根据力的作用效果来命名的，不是一种新的、特殊的力。做匀速圆周运动所需的向心力通常是由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者某个力的分力，或几个力的合力所提供。

    做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。

（二）、向心加速度

   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，根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、根据牛顿第二定律可得到   或  

  【注意】

  （1）由于a向的方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变加速运动。

  （2）做匀速圆周运动的物体，其速度大小没有改变，改变的只是

速度方向，因此，向心加速度是描述质点速度方向变化快慢的物理量。

  （三）、课堂练习

    1、一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速为原来的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？

    2、学生阅读【思考与讨论】

    （1）分析木块受几个力的作用？各是什么性质的力？

    （2）木块所受的向心力是由什么力提供的？

    3、讨论课本P95练习五（3）、（4）、（5）、（6）

（四）、课堂小结

1、为什么做匀速圆周运动的物体需要一个向心力 ？向心力的

作用是什么 ？

    2、 向心力和向心加速度跟哪些因素有关？写出向心力和向心加速度的不同形式的公式，说明它们的确切含义和它们之间的关系。

    六、课外作业

    课后练习三（1）、（2）、（7）