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1、向心力教案【教材分析】 本节是普通高中实验教科书物理必修2，向心力。向心力具有承前启后的作用。为了学习向心力前面已有很多知识铺垫，如：描述圆周运动的概念及物理量，包括向心加速度。这是前，那么后呢？学好本节能够为下一节“生活中的圆周运动”部分及万有引力知识做必要准备，所以本节是本章乃至本册的重要内容【学情分析】1.学生需求分析：学生无须参加高考，所需求的是学业水平考试要求。针对这个要求，可将部分知识点从略或舍去（如：非匀速圆周运动）。尽量将简单的内容分析透彻，是学生易于接受。2.学生掌握水平分析：已经学习了匀速圆周运动，对匀速圆周运动有了一定的理解。知道描述匀速圆周运动快慢的物理量线速度、角速度
2、、周期、转速，并了解它们之间的关系。学生明白匀速圆周运动是一种变速运动，因为它的线速度方向时刻在变，但并不理解其原因，为什么线速度的方向时刻在变？是什么力来改变物体的这种运动状态，这个力有何特点？学生带着这些疑问来进入本节课的学习。【教学目标】1、知识与技能 （1）了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的一种力。 （2）知道向心力大小与哪些因素相关，并能用来实行简单的情景计算。2、过程与方法 （1）通过对向心力概念的探究体验，让学生理解其概念的内涵。（2） 通过对向心力大小与哪些因素相关的探究，并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。 3、情感态度价值观 实
3、验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边，调动学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣。【教学重难点】1、教学重点：明确向心力的概念、性质、公式。2、教学难点：向心力大小和方向。【教学方法】探究、讲授、小组讨论、练习【教具准备】多媒体smart课件、互动式电子白板、小球、绳子、向心力演示器等【课时安排】 1课时。【教学过程】一、复习引入教师活动：同学们，前面我们学习了，描述匀速圆周运动的几个物理量，他们是线速度、角速度、周期、转速和向心加速度。提问：1、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点？ 2、向心加速度的公式是什么？今天我们继续研究匀速圆周运动。请同学们把书翻到23页向心
4、力。二、新课教学1. 向心力的定义学生实验1：给小球一个初速度，让小球在桌面上运动。提问：小球在桌面上，怎么运动？ （直线运动） 为什么小球在桌面上做直线运动？引导学生对小球实行受力分析。学生实验2：小球用绳子拴住，另外一端固定，同样给小球一个初速度，让小球在桌面运动。提问：小球在桌面上，怎么运动？（圆周运动） 小球为什么做圆周运动，而没有飞出去？请学生对此时的小球实行受力分析。小球做受力分析：小球受重力，还有桌面给小球的支持力，以及绳子的拉力，那么我们将这三个力实行合成，在竖直方向，小球没有运动，所受合力为0，也就是说小球的合力就等于绳子的拉力，所以小球的合外力是始终指向圆心的。我们把指向圆
5、心的合力称为向心力。向心力的定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力（centripetal force）。2. 向心力的性质：(1) 定义出发，推敲性质1、2教师提问：那么向心力有怎样的性质，或者说，特点呢？教师引导学生研读一下向心力的定义。首先，向心力的方向有怎样的特点呢？特点1一向心力向总是沿着半径指向圆心。其次，那么向心力的来源又有怎样的特点呢？特点2向心力的来源：物体所受到的合外力。(2) 展示小球运动图，分析性质3在分析了向心力的方向、来源之后，最后，我们再来分析向心力的效果。我们再来看小球与钉子的故事（展示小球运动图），小球在向心力的作用下，运动方
6、向持续改变，可见，向心力的效果是改变物体的运动方向。特点3向心力的作用效果：改变圆周运动物体速度的方向。这就是向心力的3个特点。向心力是根据力的效果命名的，而不是根据力的性质命名的，它不是重力、弹力、摩擦力等以外的特殊力，而是做匀速圆周运动的质点受到的合外力，沿着半径指向圆心，它的方向时刻改变。(3) 实例分析，探讨相关性质匀速圆周运动的实例分析：圆锥摆摆球向心力的来源。3. 实验探究：向心力的大小与哪些因素相关？我们知道力是一个矢量，它既有大小又有方向，所以向心力也是这样，它既有大小也有方向。刚才我们研究了向心力的方向，接下来我们来研究一下它的大小。首先，请同学们猜测一下向心力的大小与哪些因
7、素相关呢？(1) 请学生利用手中的小球分组探究：向心力的大小与哪些物理量相关。(2) 总结学生猜想，归纳可能因素。提出猜想：向心力与物体质量、角速度、半径有关。(3) 演示实验验证：向心力跟物体质量m、轨道半径r、角速度的定量关系。A. 实验装置原理介绍：向心力演示器B. 教师演示实验：摇动手柄，小球随之做匀速圆周运动： 向心力与质量的关系：、r一定，取两球使mA=2mB,观察：(学生读数)FA=2FB, 向心力与半径的关系：m、一定，取两球使rA=2rB,观察：(学生读数)FA=2FB, 向心力与角速度的关系：m、r一定，使A=2B，观察：(学生读数)FA=4FB, C. 实验结果：Fmr2
8、倍2倍恒定恒定2倍恒定2倍恒定4倍恒定恒定2倍 D. 实验结论：当r与不变时， F正比于m 当m与不变时， F正比于r 当m与r不变时， F正比于2(4) 归纳总结：综合上述实验结果可知：物体做匀速圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比.但不能由一个实验、一个测量就得到定论，实际上要进行多次测量，大量实验，但我们不可能一一去做.我们还可以设计很多实验都能得出这一结论，说明这是一个带有共性的结论.测出m、r、的值，可知向心力大小为：F=mr2.(5) 理论推导向心力公式：通过上节课的学习我们知道了向心力和向心加速度具有相同的方向，都指向圆心，而且物体是在向心
9、力的作用下做圆周运动，因此我们根据牛顿第二定律可知向心力的大小为：Fn= man= m=m r2 = mr()2三、课堂小结：下面我们一起来回顾一下，我们这节的内容。这节课，我们研究的是匀速圆周运动的向心力。首先什么是向心力？物理做圆周运动时受到的指向圆心的合力称为向心力。向心力有一些独特的性质，有哪些啊？向心力方向指向圆心。向心力是不是一种新的力啊？（不是）向心力来源于圆周运动物体所受的合外力，或者是某一个力的分力。向心力按照效果命名的，它的作用是使得物体的速度方向发生变化，最后我们重点探究了向心力大小的表达式。 四、课堂练习：1.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，错误的是（ ）A物体除受到其他的力外还要受到一个向心力B物体所受的合外力提供向心力C向心力的作用效果是改变物体速度的方向D向心力的方向一直在变化2如图所示，长0.40m的细绳，一端拴一质量为0.2kg的小球，在光滑水平面上绕绳的另一端做匀速圆周运动，若运动的角速度为5.0rad/s，求绳对小球需施多大拉力？【布置作业】 【板书设计】5.6 向心力一、定义：做匀速圆周运动的物体一定受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力二、性质： 1、向心力的方向：指向圆心 2、向心力的来源：某几个力的合外力 3、向心力的效果：改变速度的方向三、大小：Fn= man= m=m r2 = mr()2