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，掌握向心力大小的表达式。 教学难点：分析向心力的来源，探究向心力的表达式 三、教学分析 学生已经学习了曲线运动，知道力是改变物体运动状态的原因。又运用运动的合成与分解掌握了平拋运动。前一节又学习了匀速圆周运动的物理量：线速度、角速度和半径的关系。学生在学习匀速直线运动时已经知道了光电门测速的原理。在学习牛顿第三定律时，接触过双向力传感器，对数字化实验仪器的操作有一定的了解。在数学上学习了一次函数、二次函数，具备了数据拟合需要的数学基础知识。学生已经初步具备模型建构能力，能够对研究对象进行受力分析。学生已具备科学探究的基本能力和必要的逻辑推理与数据分析能力。这些知识的学习为我们学习向心力奠定了基础. 四、教学过程 （一）创设情境，引入新课教学 在手不碰到乒乓球的前提下利用高脚杯能够把乒乓球“举”起来，找学生尝试。通过演示圆周运动，询问学生有什么样感觉。 观察乒乓球轨迹，思考物体做的是什么运动。通过演示实验，便于引发学生从已有物理知识出发思考，引出新知 一、向心力 做圆周运动的物体，其运动状态在不断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。 如图：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。 做匀速圆周的向心力。 二、向心力的大小 思考:研究向心力的大小与哪些因素有关？向心力的大小我们可以先通过实验感受向心力大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验，进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。 做一做感受向心力利用小球、细线、笔杆还有矿泉水瓶设计实验将水瓶提起来并增加转速或减小转速看水瓶做何种运动并提出猜想：向心力的大小与哪些因素有关。 探究向心力大小与哪些因素有关 1、实验器材：向心力演示器、两个质量相同的钢球和一个质量小的铝球 2、向心力演示器的构造 匀速转动手柄 1、变速塔轮 2和 3、长槽 4和短槽 5、横臂 6、弹簧测力套筒 7、标尺 8。 3、原理匀速转动手柄，使变速塔轮以及长槽和短槽和槽内的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 4、实验步骤 （1）向心力与质量关系让钢球与铝球的质量之比为 2:1。将钢球和铝球分别放在相同半径处，摇动手柄。观察套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。出示视频：向心力与质量关系其他条件相同的条件下，质量越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 （2）向心力与角速度的关系将两个质量相同的小钢球放在相同半径处。皮带套在两个半径为 2:1的塔轮上，转动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。出示视频：向心力与角速度的关系其他条件相同的条件下，角速度越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 （3）向心力与半径的关系将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处。摇动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。出示视频：向心力与半径的关系其他条件相同的条件下，半径越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn=mω2r 课堂小结 1、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、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。 3、向心力的大小可以表示为：Fn=mω2r 板书设计 向心力： （1）定义：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。 （2）方向：总指向圆心，与速度垂直 （3）大小：Fn=mω2r 评测练习 1.物体做匀速圆周运动的条件是( ) A.物体有一定的初速度，且受到一个始终和初速度垂直的恒力作用 B.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变，方向变化的力的作用 C.物体有一定的初速度，且受到一个方向始终指向圆心的力的作用 D.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变，方向始终跟速度垂直的力的作用 2．物体做匀速圆周运动的条件是（ ） A．有一定的初速度，且受到一个始终与初速度垂直的恒力作用 B．有一定的