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

6.2 向心力 课题 向心力 单元 6 学科 物理 年级 高一 教材分析 《向心力》是《普通高中物理课程标准（2017 年版 2020 年修订）》必 修课程必修 2 模块中“曲线运动与万有引力定律”主题下的内容，课程标 准要求为：“通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角 速度、质量的关系。能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。”本节 教材设计从特殊到一般、从定性到定量的科学探究过程，是牛顿运动定律 在曲线运动中的应用，进一步深化运动和相互作用观念，教材从匀速圆周 运动速度方向变化，加速度不为零，受到的合力不为零，体现力是运动状 态改变的原因。通过特殊的匀速圆周运动受到的合力指向圆心，得到向心 力概念，并指出向心力是根据力的作用效果命名。通过定性活动感受向心 力与物体质量、角速度和半径有关，进一步使用向心力演示器定量探究， 让学生设计实验步骤，体现控制变量思想，体现新教材中的科学探究理 念。 教学目标与 核心素养 一、教学目标 1 ．通过分析做匀速圆周运动的物体的受力情况，归纳物体所受合力的 共同特征，抽象出向心力概念。 2 ．根据向心力概念判断各时刻其方向及来源。 3 ．通过体验感受向心力的大小与物体质量、转动快慢以及做圆周运动 的半径有关，并能根据实验得出向心力大小与 m 、ω 、r 的定量关系。 二、核心素养 物理观念：建立向心力的概念，利用动力学规律及向心力公式解决问题。 科学思维：培养学生从特殊到一般、从直觉到理性、分析综合、抽象概 括、对比、推理论证等科学思维。 科学探究：通过具体情境探究合力的特点，根据演示实验得到的证据得出 合理的结论。 科学态度与责任：经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种 基本途径，培养学生实事求是的科学态度。 教学重点 1 ．根据向心力概念分析其来源。 1/9 学科网（北京）股份有限公司 ( 2 ．通过体验感受向心力的大小与物体质量、转动快慢 以及做圆周运动 的半径有关，并能根据实验得出向心力大小与 m 、 ω 、 r 的定量关系。 教学难点 根据向心力概念分析其来源并利用所学知识解决实际问题。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 做圆周运动的物体，其运动状态在不断变 化，说明物体一定受到了非平衡力的作用。 那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何 特点呢？不妨先研究特殊的圆周运动——匀速 圆周运动。 观看视频、动 画，思考物体能 够做圆周运动的 力的方向特点。 复习旧 知，引出 新知，启 发思考 讲授新课 一、向心力 问题 1 ：忽略一切阻力， 一个小球沿水平 面上圆形轨道内壁做匀速圆周运动。小球受到 哪几个力作用？合力方向指向哪里？你认为使 小球做匀速圆周运动的力指向何方？如何验 证？ 问题 2 ：忽略一切阻力， 一个小球在细线的牵引 下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。小球受到 哪几个力作用？合力方向指向哪里？你认为使小球做 匀速圆周运动的力指向何方？如何验证？ 小球受到重力， 桌面支持力和圆 形轨道的弹力作 用，合力为 F 。 将圆形轨道开一 个小口，小球将 沿切线方向飞 出，做匀速直线 运动。 说明：小球所受 合力是使小球做 匀速圆周运动的 力，并且方向始 终指向圆心。 分析各种 匀速圆周 运动的受 力特点的 实例，从 丰富的向 心力概念 外延中归 ) 2/9 学科网（北京）股份有限公司 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。 问题 3：观看视频中池州游乐场里的空中 飞椅，如果飞椅与人一起做匀速圆周运动，它 们受到了哪几个力？合力指向哪里？猜想一 下：迫使飞椅与人一起做匀速圆周运动的力是 什么力？指向何方？ 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 小球受到重力， 桌面支持力和细 线的拉力作用， 合力为 F。 用刀将细线剪 断，小球将沿切 线方向飞出，做 匀速直线运动。 受前两个实例启 发，迫使飞椅和 人一起做水平面 内的匀速圆周运 动的力正是绳子 拉力和所受重力 的合力，指向圆 心。 纳形成向 心力的概 念内涵。 学生掌握 向心力的 来源 3/9 学科网（北京）股份有限公司 2、方向：始终指向圆心(与 v垂直或与半 径垂直)，是变力