人教版 (2019)必修 第二册3 向心加速度教案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册3 向心加速度教案，共6页。

课 题
人教版高中物理·选择性必修·第二册
第六章第3节 向心加速度
课 型
新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
教学内容分析
课标要求：
通过观察演示实验并进行受力分析，认识向心力及其来源，同时培养学生观察、分析、归纳能力；通过创设情境，让学生科学探究并掌握向心力大小的计算公式，能够利用控制变量法设计实验方案，使学生体验到成功的快乐；能运用牛顿第二定律推导向心加速度的表达式，感受物理规律的指导意义。
教材分析：
本节教材选自人民教育出版社全日制普通高中课程标准实验教科书（物理必修二）第六章《圆周运动》第三节《向心力》。
教材的内容方面来看，本章节主要讲解了向心力的定义、定义式、方向及验证向心力的表达式，变速圆周运动和一般曲线运动。前面几节已经学习了曲线运动、圆周运动、向心加速度，这节讲的是描述使物体做圆周运动的合外力，是对物体运动认识上的升华，为接下来万有引力的的学习奠定了基础。所以在整个教材体系中起了承上启下的作用，并且这样的安排由简单到复杂，符合学生的认知规律。
从教材的地位和作用方面来看,本章节是运动学中的重要概念，也是高一年级物理课程中比较重要的概念之一，是对物体运动认识上的升华，它把运动学和动力学联系在了一起，具有承上启下的桥梁作用，也是学生知识系统中不可或缺的重要组成部分。
学情分析
知识储备：学生在学习本课之前已经掌握了曲线运动和圆周运动的一般规律。
能力基础：他们已有应用控制变量法进行实验探究的经历，可以在教师指导下进行自主探究、主动学习。
思维能力：高一学生逻辑推理能力和抽象思维能力不是很强，不注重对知识内涵的研究，习惯于硬套公式，而向心力概念比较抽象，会给学生带来较大的理解困难。。
核心素养
物理观念：在探究的过程中，让学生经历类似科学家探索物理世界的过程，体会科学探究的喜悦，领悟一定的科学精神。
科学思维：体会速度变化量的处理特点，体验向心加速度的导出过程，领会推导过程中用到的数学思想。
科学探究：采用理论、实验、体验相结合的教学安排。教师启发引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流。
科学态度与责任：通过用概念前后联系的方法得出加速度的概念,感悟到探索问题解决问题的兴趣和学无止境的观点；通过向心力的教学引导学生从现实的生活经历与体验出发，激发学生的学习兴趣；通过一些有趣的实验实验,加深学生的印象，容易让学生理解，引起学生兴趣。
教学准备
多媒体课件
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
环节一：导入新课
活动一：检测导学案完成情况
1.检查导学案完成情况：
2.小组讨论导学案内容。
（1）巡视导学案完成情况；
（2）必要时可选讲导学案内容。
（1）小组长统计组内得分情况；
（2）小组讨论导学案内容。
（1）导学案完成小组评分；
（2）表扬完成优秀的同学；
（3）鼓励学生努力学习。
活动二：展示学习目标
1．知道匀速圆周运动中向心加速度大小的表达式，理解向心加速度与半径的关系，并会用来进行简单的计算。
2．了解分析匀速圆周运动速度变化量时用到的极限思想。
3．能根据问题情景选择合适的向心加速度的表达式。
让学生明确学习目标，做到有的放矢；
课后根据目标，学生自我评价得失情况。
活动三：问题情境导入
我们可以将地球绕着太阳公转看成是匀速圆周运动，这是因为地球受到什么力的作用？这个力方向如何？
光滑桌面上小球在细绳的牵引作用下，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动，细绳被拉紧。是什么保证了小球做匀速圆周运动？这个力方向如何？
出示图片并提出问题。
观看图片并思考问题。
对学生思考的问题回答作出回应并评价。
环节二：新课教学
活动一：匀速圆周运动的加速度方向
1．向心加速度的方向：总是指向圆心，方向时刻改变，方向总是与速度方向垂直。
物体做匀速圆周运动时，合力的方向总是指向圆心，根据牛顿第二定律，物体运动的加速度方向与它所受合力的方向相同，即：物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心。
物体做匀速圆周运动时，合力的方向总是指向圆心，根据牛顿第二定律，物体运动的加速度方向与它所受合力的方向相同，即：物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心。
2．向心加速度：任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心，这个加速度叫做向心加速度。
3．向心加速度的作用只改变速度的方向，对速度的大小无影响。
注意：无论an的大小是否变化，其方向时刻改变，所以圆周运动的加速度时刻发生变化，圆周运动是变加速曲线运动
思考讨论1：变速圆周运动的加速度和向心加速度有什么关系？
做变速圆周运动的物体，加速度并不指向圆心，该加速度有两个分量：
一是向心加速度；
二是切向加速度，切向加速度改变速度的大小。因此一般情况下，物体做圆周运动的加速度方向不一定指向圆心。
思考讨论2：匀速圆周运动的加速度和向心加速度有什么关系？匀速圆周运动是否为匀变速运动？
匀速圆周运动的加速度和向心加速度含义相同。由于匀速圆周运动的加速度始终指向圆心，其大小不变，但方向时刻在改变，所以匀速圆周运动不是匀变速运动。
思考讨论3：向心加速度与合加速度之间有什么关系？
对于匀速圆周运动而言，物体的加速度即为向心加速度，因此其方向一定指向圆心；物体做变速圆周运动时，合加速度必有一个沿切线方向的分量和指向圆心方向的分量，其指向圆心方向的分量就是向心加速度。对于非匀速圆周运动，沿切线方向的加速度改变线速度的大小。
4．向心加速度的物理意义
思考讨论：向心加速度是从哪个角度描述速度变化快慢的？说明理由？
因为向心加速度的方向总指向圆心，与速度方向垂直，所以向心加速度只改变速度方向，不改变速度大小，因此向心加速度是描述速度方向改变快慢的物理量，向心加速度大，即速度方向改变得快。
内容总结：
1.向心加速度：做匀速圆周运动的物体加速度指向圆心，这个加速度称为向心加速度。
2.符号：an
3.方向：始终指向圆心。
4.物理意义：描述速度方向变化的快慢。
5.说明：匀速圆周运动加速度的方向时刻改变，所以匀速圆周运动不是匀变速运动，而是变加速运动。
通过作图的方式说明匀速圆周运动向心加速度的方向。
引导学生阅读课本得出向心加速度的概念和性质。
3、提出问题1：变速圆周运动的加速度和向心加速度有什么关系？
通过展示图片的方法进行讲解并总结。
4、提出问题2：匀速圆周运动的加速度和向心加速度有什么关系？匀速圆周运动是否为匀变速运动？
通过展示图片的方法进行讲解并总结。
5、提出问题3：向心加速度与合加速度之间有什么关系？
6、引导学生思考讨论向心加速度的物理意义。
7、对知识点进行总结。
1、观看老师的作图并总结匀速圆周运动的向心加速度方向。
2、阅读课本并说出相信加速的概念和性质。
3、思考问题1，观察图片并回答问题。
4、思考问题2，观察图片并回答问题。
5、思考问题三并回答问题。
6、思考讨论向心加速度的物理意义
对学生的总结情况进行评价。
对学生的阅读情况和发言情况进行评价。
对学生回答问题1的情况进行评价。
对学生回答问题2的情况进行评价。
对学生回答的问题进行评价。
对学生讨论的情况和回答的问题进行评价。
活动二：匀速圆周运动的加速度大小
1．向心加速度表达式
思考讨论：由向心力的表达式，你能推导出向心加速度表达式吗？
由向心力：Fn=m或Fn=mrω2
根据牛顿第二定律F＝ma，得
an=或an=rω2
注意：向心加速度的公式适用于任何圆周运动。
2．向心加速度的各种表达式
由匀速圆周运动向心加速度的基本公式，结合各物理量间的关系，你能推导出匀速圆周运动向心加速度的几种表达形式？
由an=rω2an=v=ωr
ω=2π/T=2πf=2πn得
an=vωan=（）2ran=（2πf）2r
an=（2πn）2r
思考与讨论：从公式an＝v2/r看，线速度一定时，向心加速度与圆周运动的半径成反比；从公式an＝ω2r看，角速度一定时，向心加速度与半径成正比。
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。其中哪两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成正比”，哪两点适用于“向心加速度与半径成反比”？给出解释。
B、C两点在同一轮上，同轴传动时，这两点的角速度相同，由公式
an＝ω2r知ω一定时，向心加速度与半径成正比。
A、B两点在同一个链条上，两点的线速度大小相同，由an＝v2/r知v一定时，向心加速度与半径成反比。
内容总结：
1.产生：由向心力产生
2.向心力的大小：
3.说明：匀速圆周运动的向心加速度大小不变。
引导学生利用向心力的表达式推导向心加速度的表达式。并让学生到黑板上写出推导过程。
提出问题，让学生思考并回答。
对知识点进行总结。
1、学生由向心力的表达式推导出向心加速度表达式。
2、学生思考问题并回答。推导出向心加速度的各种表达式。
学生思考与讨论
让学生到黑板上写出推导过程并评价。对学生的讨论结果进行总结并评价。
对学生回答问题的情况进行评价。对学生推导公式的情况进行评价。
环节三：例题讲解
1.关于向心加速度的物理意义，下列说法正确的是( )
A． 它描述的是线速度大小变化的快慢
B． 它描述的是线速度方向变化的快慢
C． 它描述的是物体运动的路程变化的快慢
D． 它描述的是角速度变化的快慢
2.如右图所示为质点P、Q做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图线，表示质点P的图线是双曲线的一支，表示质点Q的图线是过原点的一条直线，由图线可知( )
A． 质点P的线速度大小不变
B． 质点P的角速度大小不变
C． 质点Q的角速度大小不变
D． 质点Q的线速度大小不变
3.如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无相对滑动，大轮的半径是小轮半径的2倍，大轮上的一点S离转动轴的距离是大轮半径的1/3．当大轮边缘上的P点的向心加速度是12 m/s2时，大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度各为多少？
1、多媒体展示例题。
2、巡视学生思考练习，让学生到黑板上展示练习的解题过程。
3、讲解练习。
认真审题并写出解题过程。
到黑板上展示自己的解题过程。
1、评价学生解说过程。
2、对学生在黑板上的解题过程进行面批并加以评价。
环节四：课堂小结
学到了什么？
引导学生小结
小组讨论，总结本节课得失
对学生的总结进行评价。
环节五：作业设计
P34练习与应用
1、2、3、4题
指导学生完成练习，面批练习。
按要求完成练习。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
环节六：主板书设计
§6.3向心加速度
1.定义：匀速圆周运动的加速度
2.意义：描述速度方向变化的快慢
3.大小：
4.方向：始终指向圆心(时刻改变)
匀速圆周运动是变加速运动
教学反思