6.2.1向心力课时1：向心力及向心力的大小 教学设计 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

【高中 - 物理 - 人教版（2019） - 必修 第二册 教案设计】 第六章 圆周运动 - 2. 向心力 教学内容分析 本节内容是在高中物理必修第二册的第六章“圆周运动”中，主要讲解的是“向心力”这一知识点。首先，我们会通过实际的游乐场游戏项目“空中飞椅”来引出向心力的概念，让学生理解在做圆周运动的过程中，物体所受的力的特点。然后，我们会通过实验和讨论，让学生了解向心力的方向和来源，以及向心力与物体速度的关系。最后，我们会通过实验探究向心力大小的表达式，让学生更深入地理解向心力的概念。在教学过程中，我们会引导学生通过实际操作和观察，感受向心力的存在，并通过实验和讨论，理解和掌握向心力的相关知识。 学情分析 前置知识点 在学习向心力之前，学生应已经掌握了力的基本概念，包括力的作用效果、力的合成与分解、力的测量等。同时，学生应该对速度和加速度的概念有所理解，能够理解速度是描述物体运动快慢的物理量，加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。此外，学生还需要了解圆周运动的基本概念，包括圆周运动的定义、圆周运动的特点等。 本节知识点 本节课的主要知识点是向心力。向心力是使物体做圆周运动的力，它的方向总是指向圆心。向心力的大小与物体的质量、速度和运动半径有关。通过本节课的学习，学生应能理解向心力的概念，掌握向心力的计算方法，并能运用向心力的知识解决实际问题。 学生发展水平 根据以往的教学经验，高中阶段的学生对于物理概念的理解能力较强，能够理解并掌握向心力的概念。但是，对于向心力的计算方法，部分学生可能会感到困难，需要通过具体的实例和实验来帮助他们理解和掌握。此外，学生在运用向心力的知识解决实际问题时，可能会遇到一些困难，需要教师的指导和帮助。 教学目标 物理观念 1. 通过游乐场飞椅的实例，理解做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心的特点。 2. 通过小球在细线牵引下做匀速圆周运动的实验，认识向心力的方向总是指向圆心。 3. 通过分析飞椅与人一起做圆周运动的力，理解向心力是由某个力或者几个力的合力提供的，并根据力的作用效果命名。 科学思维 1. 通过实验感受向心力的大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，培养实验操作能力和观察能力。 2. 通过向心力演示器的实验，探究向心力的大小与物体的质量、速度和轨道半径的定量关系，理解向心力的表达式。 3. 通过实验过程，经历收集信息、总结规律的过程，培养分析概括能力和科学探究精神。 科学探究 1. 通过实验感受向心力的大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，培养实验操作能力和观察能力。 2. 通过向心力演示器的实验，探究向心力的大小与物体的质量、速度和轨道半径的定量关系，理解向心力的表达式。 3. 通过实验过程，经历收集信息、总结规律的过程，培养分析概括能力和科学探究精神。 科学态度与责任 1. 通过实验和讨论，培养严谨的科学态度和合作精神，增强对物理学习的兴趣和责任感。 教学重难点 重点 向心力的概念及向心力的大小的表达式 难点 通过实验探究向心力的大小与圆周运动的半径、质量、角速度的关系 教学过程 一、导入新课（5min） 师：同学们，今天我们来学习向心力。首先，我们来了解一下向心力的定义。做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力叫做向心力。 生：老师，向心力的方向是怎样的呢？ 师：向心力的方向始终指向圆心，并且与线速度方向垂直。大家明白了吗？ 生：明白了。 二、检查复习（5min） 师：现在我们来复习一下向心力的判断。请大家判断以下说法是否正确： 1. 向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力。(×) 2. 向心力的方向时刻指向圆心，方向不断变化。(√) 3. 做圆周运动的物体其向心力大小不变，方向时刻变化。(×) 4. 向心力既可以改变速度的大小，也可以改变速度的方向。(×) 5. 物体做圆周运动的速度越大，向心力一定越大。(×) 生：老师，我认为第2个和第5个是正确的。 师：很好，第2个是正确的，但第5个是错误的。向心力的大小不仅与速度有关，还与半径有关。 三、讲授新课（15min） 1.向心力的定义和方向 师：同学们，现在我们来学习向心力的定义和方向。向心力是指做圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。向心力的方向始终指向圆心，并且与线速度方向垂直。 生：老师，向心力的方向总是指向圆心吗？ 师：是的，向心力的方向总是指向圆心。 2.向心力的大小 师：向心力的大小公式是：。对于匀速圆周运动，向心力大小始终不变，但对非匀速圆周运动，其向心力大小随速率 v 而变化，所以公式表述的只是瞬时值。 生：老师，向心力的大小公式适用于所有圆周运动吗？ 师：是的，向心力的大小公式适用于所有圆周运动。 3.向心力的来源 师：向心力的来源可以由某一个力充当，也可以由合力提供。例如，细线拴住小球在竖直面内做匀速圆周运动，当小球经过最低点时，向心力由细线的拉力和重力的合力提供。向心力也可以由某个力的分力提供，如小球在细线作用下，在水平面内做圆锥摆运动时，向心力由细线的拉力在水平面内的分力提供。 生：老师，向心力可以由多个力共同作用吗？ 师：是的，向心力可以由多个力共同作用。 四、巩固新课（15min） 1.感受向心力 师：同学们，现在我们来做一个小实验，感受向心力。如图所示，在绳子的一端栓一个小沙袋（或其他小物体），另一端握在手中。将手臂转动时，感受沙袋在圆周运动中的向心力。此时，沙袋所受的向心力是绳子拉力提供的。通过这个实验，可以感受到向心力的存在，并体会到物体在做圆周运动时，向心力的大小与速度的关系。 生：老师，我感受到了沙袋在转动时的拉力。 师：很好，这就是向心力的作用。 五、课堂总结（3min） 师：同学们，今天我们学习了向心力的定义、方向、大小和来源。向心力不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力。公式适用于匀速圆周运动。匀速圆周运动中，合力提供向心力。大家还有什么问题吗？ 生：没有问题了，老师。 六、布置作业（2min） 师：请大家完成以下作业： 1. 匀速圆周运动的特点。 2. 匀速圆周运动的性质。 3. 匀速圆周运动的解题步骤。 4. 匀速圆周运动的常见模型及向心力分析。 生：好的，老师。 教学准备 绳子、小沙袋（或其他小物体）。 学科网（北京）股份有限公司 $$