向心力和向心加速度教案

向心力和向心加速度

教材分析

《向心力与向心加速度》是司南版高中物理必修2第五章的内容。标准要求“知道向心加速度，能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力与向心加速度的关系”。该标准要求学生认识什么是向心力，知道向心力与向心加速度的关系，在此基础上，能分析一些做匀速圆周运动的物体所受的向心力。本节知识是本章的重点，也是本章承上启下的重要内容。学好这部分知识，可以为学习本章后面应用部分打下基础，也为将来进一步探究万有引力定律和有关圆周运动相关知识作好必要的知识和能力准备。

内容与地位

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理２”的内容标准中，涉及本节的内容有条目２：“会描述匀速圆周运动，知道向心加速度；”条目３：“能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。”该条目的要点是在理解向心加速度、向心力概念的基础上，弄清向心力和向心加速度的关系，能分析一些做匀速圆周运动的物体所受的向心力。

本节内容是继平抛运动后，又一个变速运动的典型实例，是学生普遍感到难学，但又非常重要的部分。在学习该内容前，学生对变速运动概念已有较为全面的理解，知道什么是变速运动，懂得变速运动的物体有加速度以及力是产生加速度的原因。同时已有应用控制变量法进行实验探究的经历。教学中可以尝试应用提出一些问题——设计实验——进行实验——分析实验——得出结论的科学探究教与学的方式，激发学习兴趣，培养学生发现问题，提出问题，分析问题和解决问题的能力，学习科学的思维方法，提升自主学习的能力。

学情分析

学生已经学习了抛体运动，对变速运动、曲线运动有一定了解。但对向心力与向心加速度的概念，学生还是普遍感到比较难学，而且受错误前概念的影响，难以建立正确的新概念。因此，可以利用高中学生学习的自主性、抽象思维能力都比较强的特点，设置适当的问题情境激发学生的思考、讨论，学生需应用已有知识，积极思维，通过对问题的主动探究、获得概念、得出规律，以达到对知识深入理解和提高能力的目的。

教学设计理念

向心力与向心加速度对学生来说虽然是新的概念，且概念本身较难，但学生已具备必要的知识基础，如：知道变速运动的物体有加速度，以及力是产生加速度的原因，也会进行受力分析，并且多次经历了应用控制变量法进行实验探究。因此，教师可以依据思维的逻辑，通过不同类型的实验，设置循序渐进的问题情境，组织学生对一个个问题进行充分的分析、讨论后获得新的知识，即根据问题教学的有关理论展开教学，使整个教学过程成为提出问题、讨论问题、解决问题的过程。从而培养学生自主学习能力、实验能力和交流、讨论的习惯。

一、教学目标

[知识与技能]

1、知道向心力和向心加速度，通过实验探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系。

2、理解向心加速度和向心力公式的含义。

３、能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度，通过实例认识向心力的作用及来源。

[过程与方法]

1、学会有关圆周运动的分析方法，培养理论联系实际的能力。

2、能从日常生活中发现与物理学有关的问题，并能从物理学的角度比较明确地表述发现问

题。

3、尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的

实际问题。

4、通过实验，让学生体会从特殊到一般、具体到抽象、层层递进的科学思维方法，培养学

生分析、推理和归纳能力。

[情感态度与价值观]

1、领略圆周运动的神奇和谐，发展对科学的好奇心与学习物理知识的求知欲。

2、乐于探究日常生活中的圆周运动所隐藏的物理规律，有将物理知识应用于生产和生活的

意识。

在学习的过程中体验解决问题成功的喜悦，养成善于交流合作的良好的习惯，懂得应用控制变量法解决问题。

二、教学重难点

重点：了解向心力的来源，建立向心力的概念。

难点：理解向心力的概念和探究向心力大小的实验设计。

三、教学方法

问题讨论法和实验探究的方法讲授法归纳法

[ 教学用具]：

投影仪、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、铝球、细绳、印泥、白纸

四、媒体和教具

多媒体课件、威士忌酒杯、乒乓球、自制环形挡板实验仪、自制水平转盘实验仪、自制向心力笔、向心力演示器。

五、教学过程

一、新课引入

设置情景

做“水流星”实验,并设下疑问：为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动，水不从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，杯口已经朝下，水也不会从杯里洒出来？

a)复习提问

⑴物体分别做直线运动、曲线运动时，所受的合外力F合与速度ν0存在什么关系？

当物体所受合外力为零时，将保持静止或者做匀速直线运动；当物体所受合外力方向与运动方向位于同一条直线上时，物体做变速直线运动；当物体所受的合外力方向与运动方向不在同一条直线上时，物体将做曲线运动。

前面我们学习了匀速圆周运动，匀速圆周运动的速度有什么特点呢？

生：速度大小不变，方向不断变化，也就是说匀速圆周运动是变速曲线运动,它的速度方向不断发生改变。速度方向变了，就存在一个速度改变量，有速度改变量，就有一个加速度。由牛顿第二定律，有加速度就有力。那么做圆周运动的物体受力有何特点？加速度有如何呢？这节课我们先学习这些问题。

二、向心力及其方向

演示实验：在光滑的水平桌面上，用一根细绳，一端系一小球，另一端固定在一枚图钉上。将图钉钉在光滑水平桌面上。

（1）用手指沿小球与图钉连线的垂直方向轻轻弹击小球，当绳子未伸直前，小球先做匀速直线运动。

（2）用手指弹击小球，方向同上，加大弹击力量，使小球运动时细绳伸直。细绳伸直后，小球做匀速圆周运动。

问题讨论：1、绳绷紧前，小球为什么做匀速直线运动？

2绳绷紧后，小球什么做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用，合外力是