教科版2019 高中物理必修第二册 第二章 课件＋教案

匀速圆周运动的向心力和向心加速度

【教学目标】

知识与技能：

1．通过实际感受，分析归纳出物体做匀速圆周运动的条件，理解向心力概念、来源。

2．通过实验探究，归纳影响向心力大小的因素，理解向心力计算公式含义，并能用公式计算向心力大小。

3．理解向心加速度概念，并能用公式计算向心加速度的大小。

过程与方法：

在本课的学习过程中可以培养学生的动手能力、自主学习能力、构建物理模型的能力等，可以让学生体会物理问题的研究方法。

情感、态度、价值观：

在本课的学习过程中，能发展学生对科学的好奇心与求知欲，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦；增强合作意识；增强将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

【教学重点】

探究向心力的大小影响因素和表达式。

【教学难点】

理解向心力概念、探究向心力大小。

【教学方法】

实例分析、实验探究、小组讨论、归纳总结、多媒体辅助教学。

【教学过程】

（一）导入新课

放映一段视频：杂技表演“飞车走壁”，通过视频认识圆周运动，引导学生思考：做圆周运动需要满足什么条件？从而引入课题，让学生带着问题进入本课的学习。

（二）新课教学

活动：感受向心力

为了能探索出做圆周运动需要的条件，让学生再亲身感受一下圆周运动。用一根细绳一端系轻质小球，手拿着另一端在比较光滑的桌面上轻轻抡动起来使小球做圆周运动，体验手受到的拉力，然后提问：如果在运动过程中细绳突然脱手了小球的运动又会发生怎样的变化？说明什么？从而感悟做圆周运动的物体需要满足的条件。

脱手后小球不再做圆周运动了，说明要做圆周运动就得需要指向圆心的力——向心力，从而提出向心力的概念

归纳：

1．向心力

（1）定义：物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫作向心力。

（2）提问：物体做匀速圆周运动需要的向心力方向与速度方向是什么关系？

由同学们利用匀速圆周运动轨迹在不同位置分析向心力方向、线速度方向来得出向心力方向。

2．向心力方向

指向圆心，与速度方向垂直。

对小球受力分析并找出向心力。

观看：动画“旋转秋千”视频。

引导同学们抽象出物理模型并画受力分析图并找出指向圆心的力即向心力。

总结归纳：向心力不是物体另外受到的力，是物体做匀速圆周运动时所受的合力，是根据力的作用效果来命名的。

（1）向心力是效果力。

（2）向心力的来源：向心力可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供；可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供。

提问：向心力的大小又有怎样的特点呢？

3．向心力的大小

猜想：向心力大小F与哪些因素有关？

实验探究1：探究向心力大小影响因素

引导学生在前面感受向心力活动的基础上进行猜想，学生可能既猜想向心力跟角速度有关，又猜想向心力跟线速度有关，指出要将这两种猜想进行整合。

猜想：向心力大小F可能与物体质量m、角速度ω、和半径r有关。

实验探究2：探究向心力大小

实验方法：控制变量法

介绍探究实验器材、实验原理。

说明实验时，如何改变质量、半径、角速度。

实验时提醒学生注意观察、积极思考。

通过实验总结：

由于，则

根据牛顿第二定律可知，向心力也会产生一个加速度，它的大小和方向又如何呢？

4．向心加速度

做匀速圆周运动的物体，在向心力的作用下，必然要产生一个向心加速度。

（1）大小：或

（2）方向：与向心力的方向相同，总是指向圆心。

另外：向心力和向心加速度的公式虽然是从匀速圆周运动得出的，但是也适用于一般的圆周运动，当速度的大小发生变化时，向心力和向心加速度的大小也必定同步发生变化，利用公式求质点在圆周的某一点的向心力和向心加速度的大小，必须用该点的瞬时速度值。

例题：

在长0.2m的细绳的一端系一个质量为1kg的小球，细绳的另一端固定在水平桌面上，使小球以0.6m/s的速度在桌面上做匀速圆周运动，求小球运动的向心加速度大小及向心力大小。

解：小球的向心加速度：

小球的向心力：

【作业布置】

（1）自我评价第1-4题。

（2）讨论交流：中F跟r成正比，而中F跟r成反比？它们相互矛盾吗？