物理必修 第二册第六章 圆周运动2 向心力教案设计

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     课 时 教 案第 六 单元                     第  2  案                    总第    案课题： §6.2 向心力                              年     月     日教学目标 核心素养物理观念：理解向心力的概念，知道它的命名方式科学探究：会分析向心力的来源，知道向心力大小与哪些因素有关科学思维：掌握向心力公式，并能进行计算；会分析一般曲线运动的向心力科学思维：会分析变速圆周运动的合力与向心力的关系，会求某一点的向心力教学重点1. 向心力的概念的理解及命名方式；向心力的来源，影响向心力大小的因素2. 向心力公式及应用；变速圆周运动的分析3. 教学难点1.向心力的来源及理解2.向心力公式及应用；变速圆周运动的分析3.曲率半径高考考点 课  型新授教  具 教  法 教    学    过    程教学环节教师活动预设学生活动预设 复习引入：1．v、ω的物理意义，二者间的关系。由二者间的关系可得：v大的圆周运动ω不一定大，ω大的圆周运动v不一定大。由于做圆周运动的物体线速度v不断变化，根据牛顿第一定律可知，物体受到的合外力一定不是零，所以圆周运动是变速运动，物体受到的合外力有哪些特点呢？一、演示：1．学生手拉物体绕轴转动，感受手的拉力变化。 2．完成课本P27 6.2-1的思考与讨论，体会周运动的物体受力特点。分析小球受力情况（重力、支持力、拉力）。     思考课本P27课前问题。引入新课。  学生讨论回答，调动积极性教学环节教师活动预设学生活动预设   问题：剪断细线后，小球运动方向？根据受力分析得出：绳中的拉力即是物体受到的合外力。方向指向圆心。大量事实和实例表明：做匀速圆周运动的物体所受到的合力总指向圆心。这种力称为向心力。一、向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫做向心力。符号：Fn2.方向：始终指向圆心（与速度方向垂直或沿半径方向）所以是变力，且时刻在变。3. 来源：如右图，一小球用细线拉着在水平面内做匀速圆周运动，分析小球受力情况，并分析小球向心力的来源。得出：向心力是根据力的作用效果命名的，不是具有确定性质的力，它可以是某一个力，也可是几个力的合力或某一个力的分力。4.作用效果：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。练：1.判定正误：①向心力既可以改变速度的大小，也可以改变速度的方向（×）②无论物体是否做匀速圆周运动，物体受到的指向圆心的合力一定等于向心力（ √ ）③圆周运动中，物体受到的合外力一定与速度方向垂直（ × ）④做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力，大小方向都不变（ × ）⑤做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力，也可以是某种性质的一个力来提供。（ √ ）依据曲线运动特点得出：沿切线方向做匀速直线运动。         学生分析受力，得出来源，引导学生学会求解向心力的来源。教学环节教师活动预设学生活动预设                       练2.分析下列常见的圆周运动实例向心力的来源实例示意图向心力木块随圆通绕轴线做圆周运动圆通侧壁对木块的弹力提供向心力圆盘上的物块随圆盘保持相对静止一起转动圆盘木块的摩擦力提供向心力小球在圆锥桶内匀速转动桶壁对小球的弹力和小球的重力轻绳连接两个小球一起围绕o点在水平面内转动轻绳对小球的拉力的合力提供向心力                 二、向心力的大小1.做一做课本P28  6.2-3，感受向心力的大小与哪些因素有关。2.实验探究通过实验猜想向心力可能相关因素有：质量、半径、转动快慢。设计方案：用如图所示向心力演示器来探究小球做圆周运动所需向心力的大小Fn与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。首先介绍各部分装置名称及作用。问题1.设计的物理量较多，采用什么方法实验。（控制变量法）     分析课前问题，空中飞椅的圆周运动的模型。向心力的来源          分别改变物体的质量，绳的长短，转动的快慢，体验。教学环节教师活动预设学生活动预设                       问题2.在研究Fn的大小与m关系时，要保持哪些物理量相同。（保持ω和r均相同）问题3. 在研究Fn的大小与ω关系时，要保持哪些物理量相同。（保持m和r均相同）问题3. 在研究Fn的大小与r关系时，要保持哪些物理量相同。（保持m和ω均相同）通过本实验可以得到的结论：① ω和r均相同时，Fn的大小与m成正比② m和r均相同时，Fn的大小与ω的平方成正比③m和ω均相同时，Fn的大小与r成正比通过精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：      将 带入   得：  将 代入上式，还可得到其它公式： 公式的理解①做圆周运动的物体，若轨道半径保持不变，则向心力大小与v2和ω2成正比；若线速度大小保持不变，向心力大小与r成反比；若角速度大小保持不变，向心力大小与r成正比；②当物体所受合力满足大小等于 或 ，并且方向总是垂直于线速度方向时，物体就会做匀速圆周运动，物体所需要的向心力由所受外力的合力提供。例1.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一个物体一直随圆筒一起转动而未相对滑动，当圆筒的角速度ω增大以后，下列说法正确的是（ D）问题也是实验步骤，实验时注意记录试验数据。一边处理数据      要强调速度v是相对于圆心的速度。教学环节教师活动预设学生活动预设                       A.物体所受弹力增大，摩擦力也增大了B.物体所受弹力增大，摩擦力减小了C.物体所受弹力和摩擦力都减小了D.物体所受弹力增大，摩擦力不变2.如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，随圆盘一起做匀速圆周运动，则（ BD）A. A受到重力、弹力，两者的合力提供向心力B.A受到重力、弹力和指向圆心的摩擦力，摩擦力充当向心力C. A受到重力、弹力、向心力和摩擦力D.当圆盘的角速度超过一定数值时，木块将滑动（变式1）如图所示，水平转台上放着A、B、C三物体，质量分别为2m、m、m，离转轴距离分别为R、R、2R，与转台动摩擦因数相同，当转台旋转时，若A、B、C三物体相对圆盘静止，则下列判断中正确的是（ ABC ）A.C物向心加速度最大      B.B物受摩擦力最小C.当圆台转速增大时，C物比A物先滑动D.当圆台转速增大时，B物比A物先滑动三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点1.变速圆周运动的向心力结合右图分析变速圆周运动的原因，从而得出变速圆周运动合外力方向与速度方向的关系。（从加速和减速两方面来分析）Fn与速度方向垂直，改变速度的方向；Fτ与速度方向相同，改变速度的大小。两者的合力就是物体受到的合                         教学环节教师活动预设学生活动预设 外力，当F与v夹角小于900时，物体做加速圆周运动；当F与v夹角大于900时，物体做减速圆周运动；当夹角等于900时，物体做匀速圆周运动。注：变速圆周运动中，某位置时的向心力大小对应该位置的线速度大小、角速度和半径，物体所受向心力由物体所受外力在沿半径方向的分力的合力提供，沿速度方向的分力的合力改变速度的大小。例. 如图示，一小球用细线悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是（ D ）A．绳的拉力B．重力和绳的拉力的合力C．重力和绳的拉力的合力沿绳方向的分力D．绳的拉力和重力沿绳方向的分力的合力2.一般曲线运动的处理方法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。处理方法：把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做圆周运动的一部分，这样在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法来分析了。例. 一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替．如图（a）所示，曲线上的A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径ρ叫做A点的曲率半径．现将        练习：课本P30课后题5.                 学生阅读课本P30上部内容，得出处理方法。圆周的半径就是该点的曲率半径：曲线某点内切圆的半径。教学环节教师活动预设学生活动预设  一物体沿与水平面成α角的方向以速度υ0抛出，如图（b）所示．则在其轨迹最高点P处的曲率半径是（　　）A．   B．   C．   D．  小结：作业：  教学环节教师活动预设学生活动预设