6.2向心力 教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

向心力 一、教学目标 1.物理观念 了解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果命名 2.科学思维 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3.科学探究 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。 4.科学态度与责任 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。 二、教学重难点 教学重点:理解向心力的概念、公式、特点。会分析向心力的来源 教学难点:理解向心力是一个效果力,会分析向心力的来源 三、教学分析 在前面的学习中，学生已经掌握了物体做曲线运动的条件。知道力是改变物体运动的原因，那么圆周运动属于速度变化的曲线运动，而且收到始终指向圆心的力。在此基础上给出向心力的概念学生不难接受。同样对于理解向心力的方向时刻指向圆心也不难。但是对于寻找向心力，理解向心力可以是重力、弹力或摩擦力等有一定的难度。虽然在高一已经学习了上述知识，但是感性认识是理性认识的基础，要使学生由感性认识上升到理性认识，必须通过教师的耐心指导，和更多的典型实例分析，才能让学生达到共识。基于此教师通过分组实验，小组合作分析实验，得出向心力的大小和其他物理量的关系。培养了学生合作探究精神和实验操作能力等。在共同探究学习过程中理解向心力。这样既提高了学习兴趣，又提高了教学效果。。 四、教学过程 一、引入新课 1、设置情景通过视频和学生体会，教师演示实验，提出为什么物体会绕中心做圆周运动？激发学生探究知识的兴趣。 2、引入：由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。那么做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？本节课我们就来共同学习这个问题。 二、新课教学 1、概念 (1)向心力实验： 在光滑的水平玻璃板上做实验绳拉小球在桌面上做圆周运动，学生体验，引导学生讨论、分析手的感觉，球受到哪几个力的作用，合力是什么，为什么？ 通过讨论得到：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。进一步分析体验没有了这个力，物体将会如何运动？ 学生答会沿切线运动出去，不再是圆周运动。 ①通过分圆周运动过程中小球受力和运动的特点，进一步得出向心力的方向和概念方向：总是沿着半径指向圆心。 ②理论分析推导向心力的效果只改变线速度的方向不改变线速度的大小。 匀速圆周运动的特点 (1)ν：大小不变，方向始终沿着各点的切线方向，是变速度 (2)F：大小不变，方向始终指向圆心，是变力它的作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小得出匀速圆周运动是变速运动，也是变加速运动。 接下来请同学们分析： （1）卫星绕恒星的运动的受力，指向圆心的力，又命名为向心力。 (2)游乐场里的过山车运动过程中到达最高点的受力情况如何？哪些力指向圆心，什么力提供向心力？ (3)赛车转弯时的受力分析？哪些力指向圆心，什么力提供向心力？ (4)花样溜冰时女运动员受到哪些力的作用？向心力由什么提供的？讲评以上的4个问题，得出几点说明： ①向心力的来源：做匀速圆周运动的物体所需要的向心力就是物体所受的合力 ②向心力是一个效果力，可以是一个力，也可能是几个力的合力或某个力的分力，不能认为物体受到一些力作用外，还另外受到向心力。既然物体做圆周运动收到向心力，那么向心力到底多大呢？ 2、向心力的大小学生进一步体验向心力的大小，改变小球的质量，转动快慢，和绳长。猜想向心力的大小与哪些物理量有关。 实验研究F向与m、r、ω的关系 (1)实验方法：控制变量法 (2)介绍向心力演示仪的构造和使用方法 （3）实验过程a：质量不同的钢球和铝球，当它们运动的半径r和角速度ω相同时，比较向心力的大小b：两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系c：两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。 实验填空： （1）控制半径r、角速度ω不变，探究F与m的关系： （2）控制角速度ω和质量m不变，探究F与r的关系： （3）控制质量m和半径r不变，探究F与ω的关系： 实验结论：F向随r、w、m的增大而增大在学生实验过程中是通过标尺的格数定性得到力的关系，并没有得出具体力的大小，而且偶然误差也很大，所以进一步通过DIS数字系统得出具体的定量关系，同时让学生接触物理规律公式得出的严谨性。 小组输入数据，演示，教师处理数据定量得出向心力的公式。 （4）总结得到：向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系，且给出公式：F向＝mrω2，进一步引导学生推导其他的关系式 板书设计向心力 一、概念 1、向心力：质点做匀速圆周运动时，在任一的合力都沿着半径指向圆心，这个合力称为向心力。 2、向心力方向：始终指向圆心 3、向心力是一个效果力二、向心力