【新教材精创】3.2 科学探究：向心力 教学设计（2）-鲁科版高中物理必修第二册

第三章　圆周运动 第2节　科学探究：向心力 本节选自鲁科版高中物理必修二第三章第二节，是在学生已经学习了匀速圆周运动，对匀速圆周运动有了一定理解的基础上的进一步学习。学生知道匀速圆周运动是一种变速运动，只是表面的知道，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。本节课从学生的实际出发，结合学生前面所学知识，注重创设物理背景，应用牛顿第二定律，初步得出向心力的大小；引导学生对具体问题的分析，解决向心力来源问题；通过学生自己动手实验，验证向心力公式，并分析得到影响向心力的因素。这个过程中加强学生的活动，使学生充分思考讨论、大胆猜想，敢于提出自己的想法，逐渐提高科学素养。最后由向心力引出向心加速度的概念以及公式，运用理论分析推导物理概念的过程，可进一步帮助学生理解向心加速度大小和方向的含义。 物理观念：建立向心力、向心加速度的物理观念，掌握向心力的确切含义，知道向心加速度的内涵。 科学思维：能在熟悉情境中运用匀速圆周运动模型解决问题；能对常见的匀速圆周运动进行分析推理，获得结论；能用与匀速圆周运动相关的证据说明结论并作出解释；能从不同角度分析解决匀速圆周运动问题。 科学探究：通过对向心力大小与哪些因素有关的探究，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。 科学态度与责任：通过观察、实验及探究、交流与讨论等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。 1、 教学重点：理解向心力、向心加速度的概念，掌握向心力公式并能进行相关计算。 2、教学难点：理解向心力是按作用效果命名的力，向心力的方向时刻在改变。 PPT、视频片断、向心力演示器 【新课导入】 这些物体为什么会做圆周运动？ 复习提问：(1)匀速圆周运动的实质是什么?匀速圆周运动是变速曲线运动 变速曲线运动 运动状态改变 一定受到外力 一定存在加速度 （2） 那么做匀速圆周运动的物体所受的合力有何特点？加速度又怎样呢？ 【新课内容】 1、 向心力： 思考与讨论:取一根细绳，一端系一小球，另一端固定在一枚图钉上。将图钉钉于水平光滑木板上，如图所示。 （1）用手指沿小球与图钉连线的垂直方向轻轻弹击小球，在细绳未伸直前，小球做什么运动？ （2）用手指弹击小球，方向同上，加大弹击力量，使小球运动过程中细绳伸直。细绳伸直后，小球做什么运动？ 想一想：1、小球受哪几个力的作用？2、合外力有何特点？3、若细线突然剪断，将会看到什么现象？ 研究小球所受合力的方向 FN与G相平衡，所以合力为F，小球受到重力，桌面支持力和细线的拉力作用。 用剪刀将细线剪断，小球将沿切线方向飞出，做匀速直线运动。 结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，且与线速度V垂直。 对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生改变，因此，所受合力只改变速度的方向。 1、向心力 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力,用符号：Fn 2、方向：始终指向圆心(与v垂直或与半径垂直)，是变力。 3、向心力的作用只改变线速度的方向。 4、向心力来源：向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力，它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。 圆锥摆做匀速圆周运动： 结论：拉力和重力的合力提供物体做匀速圆周运动向心力。 地球绕太阳的运动 结论：地球绕太阳的运动可近似看作匀速圆周运动，太阳对地球的引力提供向心力。 木块相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动 结论：静摩擦力提供物体做匀速圆周的向心力。 思考：某乘客坐在一辆车上，当车辆转弯时，他受到的向心力来自何处？ 解答：人坐在座椅上，当车向左转弯时，由于人自身具有惯性身体会向右倾斜，座椅会对人有一个向左的摩擦力，这个摩擦力提供了人的向心力。当车向其他方向转弯时同理。 例1.关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（ CD ） A、匀速圆周运动是一种匀速运动 B、匀速圆周运动是一种匀变速运动 C、匀速圆周运动是一种变加速运动 D、物体做圆周运动时其向心力不改变线速度的大小 例2.分析下图中物体A、B、C的受力情况，并说明这些物体做圆周运动时向心力的来源。 二.探究影响向心力大小的因素 【做一做】 感受向心力 （1）在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。 （2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量，感受向心力的变化。 （3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度，感受向心力的变化。 （4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 通过上面的实验，可以知道 ：做圆周运