日期:2022-02-27
這是向心加速度板書設計,是優秀的物理教案文章,供老師家長們參考學習。
教學目標 知識與技能
1.理解速度變化量和向心加速度的概念,
2.知道向心加速度和線速度、角速度的關系式.
3.能夠運用向心加速度公式求解有關問題.
過程與方法
體會速度變化量的處理特點,體驗向心加速度的導出過程,領會推導過程中用到的物理方法,教師啟發、引導.學生自主閱讀、思考,討論、交流學習成果.
情感、與價值觀
培養學生思維能力和分析問題的能力,培養學生探究問題的熱情,樂于學習的品質.特別是做一做的實施,要通過教師的引導讓學生體會成功的喜悅.
教學
重點 理解勻速圓周運動中加速度的產生原因,掌握向心加速度的確定方法和計算公式.
教學
難點 向心加速度方向的確定過程和向心加速度公式的推導與應用.
學法
指導 自主閱讀、合作探究、精講精練、
教學
準備 用細線拴住的小球
教學
設想 預習導學學生初步了解本節內容合作探究突出重點,突破難點典型例題分析鞏固知識達標提升
通過前面的學習,我們已經知道,做曲線運動的物體速度一定是變化的.即使是我們上一堂課研究的勻速圓周運動,其方向仍在不斷變化著.換句話說,做曲線運動的物體,一定有加速度.圓周運動是曲線運動,那么做圓周運動的物體,加速度的大小和方向如伺寒確定呢?
教 學 過 程
師 生 互 動 補充內容或錯題訂正
任務一 預習導學
(認真閱讀教材p13-p15,獨立完成下列問題)
1、請同學們看兩例:
(1)圖1中的地球受到什么力的作用?這個力可能沿什么方向?
(2)圖2中的小球受到幾個力的作用?這幾個力的合力沿什么方向?
2、請同學們再舉出幾個類似的做圓周運動的實例,并就剛才討論的類似問題進行說明.
3、做勻速圓周運動的物體所受的力或合外力指向圓心,所以物體的加速度也指向圓心.在理論上,分析速度方向的變化,可以得出結論:任何做勻速圓周運動的物體的加速度方向都指向
4、進一步的分析表明,由a=△v/△可以導出向心加速度大小的表達式:
aN= , aN=
任務二 合作探究
1、速度變化量
請在圖中標出速度變化量△v
2、向心加速度方向理論分析
(請同學們閱讀教材p18頁做一做欄目,并思考以下問題:)
(1)在A、B兩點畫速度矢量vA和vB時,要注意什么?
(2)將vA的起點移到B點時要注意什么?
(3)如何畫出質點由A點運動到B點時速度的變化量△V?
(4)△v/△t表示的意義是什么?
(5)△v與圓的半徑平行嗎?在什么條件下.△v與圓的半徑平行?
(6)△v的延長線并不通過圓心,為什么說這個加速度是指向圓心的?
3、學生思考并完成課本第19頁思考與討論欄目中提出的問題:
從公式an= v2/r看,向心加速度an與圓周運動的半徑r成反比;從公式an=2r看,向心加速度an與半徑r成正比。這兩個結論是否矛盾?請從以下兩個角度討論這個問題。
(1)在y=kx這個關系中,說y與x成正比,前提是什么?
(2)自行車的大齒輪、小齒輪、后輪三個輪子的半徑不一樣,它們的邊緣有三個點A、B、C,其中哪些點向心加速度的關系是用于向心加速度與半徑成正比,哪些點是用于向心加速度與半徑成反比?作出解釋
例:如圖所示,一個大輪通過皮帶拉著小輪轉動,皮帶和兩輪之間無相對滑動,大輪的半徑是小輪半徑的2倍,大輪上的一點S離轉動軸的距離是半徑的1/3。當大輪邊緣上的P點的向心加速度是0.12m/S2時,大輪上的S點和小輪邊緣上的Q點的向心加速度各為多大?
練習:如圖,A、B、C三輪半徑之比為3∶2∶1,A與B共軸,B與C用不打滑的皮帶輪傳動,則A、B、C三輪的輪緣上各點的線速度大小之比為______,角速度大小之比為________,轉動的向心加速度大小之比為__________.
任務三 達標提升
1.下列關于向心加速度的說法中,正確的是( )
A.向心加速度的方向始終與速度的方向垂直
B.向心加速度的方向保持不變
C.在勻速圓周運動中,向心加速度是恒定的
D.在勻速圓周運動中,向心加速度的大小不斷變化
2.甲、乙兩個物體都做勻速圓周運動.轉動半徑比為3:4,在相同的時間里甲轉過60圈時,乙轉過45圈,則它們所受的向心加速度之比為( )
A.3:4 B.4;3 C.4:9 D.9:16
3.如圖的皮帶傳動裝置中 ( )
A.A點與C點的角速度相同,所以向心加速度也相同
B.A點半徑比C點半徑大,所以A點向心加速度大于C點向心加速度
C.A點與B點的線速度相同,所以向心加速度相同
D.B點與C點的.半徑相同,所以向心加速度也相同
4.關于做勻速圓周運動的物體的線速度、角速度、周期與向心加速度的關系,下列說法中正確的是()
A.角速度大的向心加速度一定大
B.線速度大的向心加速度一定大
C.線速度與角速度乘積大的向心加速度一定大
D.周期小的向心加速度一定大
5、(雙選) 如圖所示為質點P、Q做勻速圓周運動的向心加速度隨半徑變化的圖線.表示質點P的圖線是雙曲線,表示質點Q的圖線是過原點的一條直線.由圖線可知( )
A.質點P的線速度大小不變?
B.質點P的角速度大小不變?
C.質點Q的角速度不變??
D.質點Q的線速度大小不變?
6、于向心加速度的物理意義,下列說法正確的是( )
A它描述的是線速度方向變化的快慢?B.它描述的是期變化快慢
C它是線速度大小變化的快慢?D.它描述的是角速度變化的快慢?
7、某變速箱中有甲、乙、丙三個齒輪,如圖所示,其半徑分別為r1、r2、r3,若甲輪的角速度為,則丙輪邊緣上某點的向心加速度為()
A. B.
C. D.
8、如圖所示傳送裝置中,三個輪的半徑分別為R,2R,4R;則圖中A,B,C各點的線速度之比為 ;角速度之比為 ;加速度之比為 。
一、教學目標
1.知道什么是向心力,什么是向心加速度。能運用向心力和向心加速變的公式解答有關問題。
2.懂得物理學中常用的研究方法,培養學生的學習能力和研究能力。
3.在探究合作過程中,增強探究意識與合作意識,養成敢于發表自己觀點,逐步樹立嚴謹科學的實驗態度和正確的認識觀。
二、教學重難點
1.重點:向心力大小與m、r、ω的關系。
2.難點:①向心力的概念;②公式a=rω2或a=的理解。
三、教學媒體
1.投影儀和投影片。
2.學生分組實驗器材:彈簧秤、繩子、小球(若干個)、圓珠筆桿套。
四、教學過程
關于向心力
1.展示情景,提出問題。
播放“賽車因速度過大而脫離軌道”的片段,創設情景,讓學生悟出物體未獲得所需大小的向心力時不能做勻速圓周運動。
設問:質量為m的物體以角速度ω做半徑r的勻速周運動時所需的向心力究竟多大?引出“探究向心力大小”這一研究課題。
2.科學猜想,思維發散。
鼓勵學生大膽猜測:假如你是歷史上第一個研究向心力大小的人,猜猜看“向心力可能與哪些因素有關?”培養學生思維的發散性,指出科學猜想是研究自然科學的一種廣泛應用的思想方法,它不是無根據的幻想,是有客觀根據的。猜想是否正確,要靠實驗檢驗。被實驗肯定的猜想,就是實驗規律;被實驗否定的猜想,應該放棄,重新提出新的猜想,再用實驗來檢驗。
在這環節中,學生分組討論,教師給以適當提示,最終根據學生的猜想,總結出:F向與m、ω、r可能有關系。
3.設疑集思,設計實驗。
用投影儀映出思考題:①F向可能與那么多因素有關,怎樣研究?②實驗中如何控制變量?實驗的研究對象是什么?需觀察、記錄什么?③列出實驗原理、所用的器材和具體步驟。
在這環節中,學生分組討論,然后請個別學生回答。
4.分組實驗,探索研究。
經過討論,確定利用課本P72小實驗提供的裝置進行探究。
在此環節中,學生以四個人為一個小組,像科學家那樣興趣盎然地開始按擬定的方案實驗,邊做邊想邊記。教師巡視,注意他們設計是否合理,儀器使用是否得當,數據記錄是否正確,做個別輔導。
學生在教師的指導下,自覺、主動地和教師、教材、同學、教具相互作用,進行信息交流,自我調節,形成了一種和諧親密、積極參與的教學氣氛,一個思維活躍、鼓勵創新的環境。學生的思維在開放、發散中漲落,在求異、探索中又趨于有序。這培養了學生獨立操作能力,發展了學生的思維能力、創造能力。
5.綜合分析,得出結論。
學生根據自己的實驗結果,分析、歸納,得出結論,以組為單位,推舉代表發言。
教師引導學生發現:F向確實與m、ω、r有關,并講明進一步精確的實驗得出F向=mrω2。
學生在實驗中獲得感知,再對這些數據進行比較、概括,進行思維加工,總結出結論,與傳統教學中的總結不同的是,教師不是對自己做的演示實驗進行自我總結,而是在學生自我發展的基礎上,通過疏理學生認知結果來歸納結論,使學生感到成功的喜悅。
6.應用練習,指導實踐。
用投影儀映出分層練習題:
A級:要使一個3kg的物體,在半徑為2m的周圓上以4m/s的速度運動,需要多大的向心力?
B級:線的一端拴一重物,手執線的另一端,使重物做勻速圓周運動。當每分鐘轉數相等時,線長易斷還是線短易斷?
C級:質量是4000kg的卡車,以18km/h的速變分別通過(1)平橋;(2)圓弧半徑為50m的凸形橋最高點。問卡車對橋面的壓力各是多少?
在這環節中,學生選擇一至兩個級別的題目練習。教師巡視指導,根據反饋信息講評。
教師組織學生運用結論解決一些實際問題,這是檢查學生對知識的理解和鞏固的一種手段,也是遷移知識、深化知識的重要環節。通過運用和深化,使學生的知識、技能逐漸轉化為能力和素質,這是學生完成自身發展的延續。
根據因材施教,保底拔尖的原則,練習題力爭層次化、系統化,保證量與質的適變性。
7.歸納總結,學法指導
教師總結:讓學生回顧本課的探究過程:發現問題→進行猜想→探索研究→得出結論→指導實踐。指明這是研究物理的基本思路,這也證明了“世界是物質的,物質是運動的,運動是有規律的,規律是可以認識的,認識是為造福人類的”這一辯證唯物主義觀點。
教學目標
1、知識與技能
(1)知道向心力,通過實例認識向心力的作用及向心力的來源
(2)通過實驗理解向心力的大小與哪些因素有關系,能運用向心力公式進行計算。
(3)知道向心加速度及其公式,能運用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力和向心加速度。
2、過程與方法
(1)經歷形成向心力概念的過程,培養學生觀察、分析、歸納能力。
?。?)通過創設一定的問題情境,讓學生經歷探索向心力F與哪些因素有關的過程,學習控制變量法,培養學生分析論證等能力。
3、情感態度與價值觀
學習科學研究方法和科學研究態度,發展學生對科學的好奇心與求知欲,使學生樂于探究自然界的奧秘,體驗探索自然規律的艱辛與喜悅,培養學生主動參與活動的熱情和與他人合作的精神,有將自己的見解與他人交流的愿望,敢于堅持正確觀點,勇于修正錯誤,具有團隊精神。
教材分析
《向心力和向心加速度》是司南版必修2第三章第二節。本節是本章承上啟下的重要知識,學好這一節可以為學好本章應用部分以及萬有引力的應用作必要準備。 教材先講向心力,后講向心加速度,回避了用矢量推導向心加速度這個難點,通過實例給出向心力概念,再通過探究性實驗給出向心力公式F=mrω2或 F=mv2/r,之后直接應用牛頓第二定律得出向心加速度的表達式a=rω2或a=v2/r,順理成章,便于學生接受。
學情分析
在前面的教學中,學生已經學習了勻速圓周運動。知道描述勻速圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、轉速等,并理解它們之間的關系。知道在傳動裝置中,共軸的輪子上各點的角速度相等;皮帶轉動(不打滑)中,凡和皮帶接觸的點,線速度的大小相等。這些都為本節課的學習奠定了基礎。但學生只是表面知道勻速圓周運動是一種變速運動,因為它的線速度方向時刻在變,更深一步來分析,為什么線速度的方向時刻在變?是什么力來改變物體的這種運動狀態,這個力有何特點?學生將帶著這些疑問來進入本節課的學習。
教學過程
一、引入新課
1、 設置情景
教師做“水流星”實驗,并設下疑問:為什么盛水的杯子以一定的速度做圓周運動,水不從杯里灑出,甚至杯子在豎直面內運動到最高點時,杯口已經朝下,水也不會從杯里灑出來?
[在課堂上創設真實可見的物理情景,通過演示實驗的現象,使學生產生懸念,激發好奇心和探索欲望,培養學生把生活與物理聯系一起的習慣。]
2、 復習提問
?。?)什么是勻速圓周運動?
?。?)“勻速”的含義是什么?
在上節課的基礎上,學生很快得出答案。教師引導學生分析:由于勻速圓周運動的速度方向時刻在變,所以勻速圓周運動是變速曲線運動。而力是改變物體運動狀態的原因。那么做勻速圓周運動的物體所受合外力一定不為零。那么物體所受的外力有何特點?加速度怎樣呢?指出:這兩個問題即是我們這節課要研究的問題,且通過這節課的學習大家即可自行解釋前面小實驗的因果。
[采用這樣的導入法是在復習舊知識的基礎上,提出將要進一步研究的問題,從而使學生對講授的新內容產生迫切求知的欲望,主動積極開展思維活動,進入新課的學習。同時能給學生一種知識的整體感。]
二、向心力
1、實驗探究“小球在光滑水平面做圓周運動”。
?。?)、步驟
?、僖粋€小球,拴在繩的一端,繩的另一端固定于桌上,原來細繩處于松馳狀態
?、谟檬州p擊小球,觀察繩繃直前后小球的運動情況。
(2)、借助課件引導學生討論、分析:
?、倮K繃緊前,小球做勻速直線運動,小球受到哪些力的作用?
②繩繃緊后,小球做勻速圓周運動,小球受到哪些力的作用?合外力是哪個力?這個力的方向有什么特點?這個力起什么作用?
(3)、通過討論得到:
?、僮鰣A周運動的物體始終受到一個指向圓心的力的作用,這個力叫向心力。
?、谙蛐牧χ赶驁A心,方向不斷變化。是變力。
?、巯蛐牧Φ淖饔眯Ч?mdash;—只改變運動物體的速度方向,不改變速度大小。
[這實驗簡單易做,效果明顯,通過親身感受學生獲得了成功的樂趣。討論時教師應適時介入引導學生得出正確的結論。]
2、課件展示動畫:(1)圓錐擺 (2) 物體相對轉盤靜止,隨盤做勻速圓周運動 (3)汽車轉彎 (4)衛星繞地球運行
3、向心力的來源:通過對以上四個圓周運動實例的分析得出向心力的來源可以是某一個力(重力、彈力、摩擦力)或幾個力的合力,也可以是某個力的分力。
4、應用:學生嘗試解釋“水流星”的實驗現象。
[向心力的來源是學生在本章學習中的一個難點,用多媒體呈現直觀刺激材料,易引起學生注意,提高學習興趣。 圓錐擺等現象中,物體都做圓周運動,具有運動方面的共性,由此啟發學生對這些物體的受力進行分析,尋找受力方面的共性,使學生經歷了分析、比較、歸納等思維過程,也體驗到了成功的喜悅。學生在未來的學習中可能將向心力當成獨立的一個力,教師此時應特別指出:受力分析時, 不能多出一個向心力。且①物體做勻速圓周運動時,向心力就是物體所受到的合外力。②物體做非勻速圓周運動時,向心力物體并非是所受到的合外力。]
三、 向心力的大小
1、 實驗探究:感受向心的大小
讓學生利用身邊的材料如鑰匙串、橡皮擦、筆、細繩等動手實驗并感受向心的大小。
?。?)讓學生用細線聯結鑰匙串、橡皮擦、筆等,然后拉住繩的一端,讓鑰匙串、橡皮擦、筆等盡量做勻速圓周運動,改變轉動的快慢、細線的長短多做幾次。
?。?)引導學生猜想:向心力的大小可能與物體的質量、角速度、半徑有關。因此在探究向心力大小實驗中應采用控制變量法來研究這一問題。
[該小實驗在此做了改動,與課本上的不盡相同。做該實驗時學生的感受更直接,更易操作。提醒學生實驗時應使物體盡可能在水平面內做圓周運動,這樣繩的拉力近似等于向心力。]
課件展示:
2、 實驗探究向心力大小
(1)實驗方法:控制變量法
?。?)介紹向心力演示器的構造和使用方法。
?。?)實驗過程
?、儋|量不同的鋼球和鋁球,當它們運動的半徑r和角速度ω相同時,比較向心力的大小
?、趦蓚€質量相同的小球,保持運動半徑相同,觀察向心力與角速度之間的關系
③兩個質量相同的小球,保持小球運動的角速度相同,觀察向心力的大小與運動半徑之間的關系
?。?)實驗記錄表格
實驗質量比值(m1:m2)半徑比值(r1:r2)角速度比值(ω1:ω2)向心力近似比值(F1:F2)123
?。?)實驗結論:
?、賹嶒灡砻魑矬w做圓周運動所需向心力大小為:
F=mω2r (式中F表示向心力,m表示物體的質量,ω是物體做圓周運動的`角速度,r是所做圓周運動的圓周半徑。)
?、趹镁€速度和角速度的關系,上述公式可變形為:
F=mv2/r (式中v是做勻速圓周運動的線速度)
[對于控制變量法學生已有一定程度的認知,因此在學生的自主探究并提出猜想后通過演示實驗師生一起探究最后得出向心力大小的關系式。在介紹向心力演示器的構造和使用方法時教師可結合傳動裝置中,共軸的輪子上各點的角速度相等,皮帶傳動(不打滑)中,凡和皮帶接觸的點,線速度的大小相等這一知識點讓學生思考怎樣控制角速度不變。當學生明白這一問題后,教師的演示也可換成學生的演示。不然,臺上的忙得不亦樂乎,臺下的卻不知所以然,純看熱鬧。]
四、向心加速度:
?、?定義: 由向心力產生的加速度叫向心加速度。
2、物理意義: 它是表示速度方向變化快慢的物理量。
3、向心加速度的大小與方向
?。?)引導學生利用牛頓第二定律推導出向心加速的表達式----a=ω2r.
向心力的大小還可以用F=mν2/r來表達,同樣向心加速度也可表示為--a=ν2/r.
?。?)方向:與向心力的的方向一致。沿半徑指向圓心,方向不斷變化,所以勻速圓周運動是變加速運動。
4、動動腦:a=ω2r、a=ν2/r ,a與r究竟是成正比呢,還是成反比?
指出:當w一定時,a∝r
當v一定時,a∝1/r
5、課本例題:在航空競賽場里,由一系列路標塔指示飛機的飛行路徑。在飛機轉彎時,飛行員能承受的最大向心加速度大小約為6g(g為重力加速度)。設一飛機以150 m/s的速度飛行,當加速度為6g時,其路標塔轉彎半徑應該為多少?
六、小結[在小結中需給學生指出,向心力和向心加速度的公式雖然是從勻速圓周運動中推導出來的,但這些公式對變速圓周運動中求某點的向心力和向心加速度也適用.]
七、作業:P72 3、4、5小題
設計思路
向心力和向心加速度是高中物理的一個難點內容,學生對于向心力一直很難理解。為了突破重點,難點,本節課本節首先通過創設真實可見的物理情景,激發他們的求知欲,引起學習的興趣。然后學生親身進行實驗探究來感受向心力。當學生對向心力的概念有了一定的認識后,就進一步提出向心力的大小與哪些因素有關呢?再讓學生動手完成感受向心力大小的小實驗后做出猜想,然后借助了向心力演示器進行實驗,從而得出了向心力公式。接著運用牛頓第二定律,給出向心加速度的公式,讓學生明白勻速圓周運動的向心力和向心加速度的大小不變,但方向時刻在改變。
本教學設計和教學實施都落實了高中物理新課程的目標要求,體現了新課程的精神,采取“學生自主探究,教師啟發導學”的新教法,充分調動學生自主學習,讓學生自主探究,親身體會到科學探究的過程。通過實驗探究,讓學生人人參與,親身體驗探究過程,活躍學生思維,并在探究中突破教學難點。教師結合演示實驗,同時充分利用多媒體課輔助教學,使課堂的教學效果大大提高。這是一節科學的、操作性很強的教學設計案例。
一、教學目標
1.物理知識方面:
(1)理解勻速圓周運動是變速運動;
(2)掌握勻速圓周運動的線速度、角速度、周期的物理意義及它們間的數量關系;
(3)初步掌握向心力概念及計算公式。
2.通過勻速圓周運動、向心力概念的建立過程,培養學生觀察能力、抽象概括和歸納推理能力。
3.滲透科學方法的教育。
二、重點、難點分析
向心力概念的建立及計算公式的得出是教學重點,也是難點。通過生活實例及實驗加強感知,突破難點。
三、教具
1.轉臺、小傘;
2.細繩一端系一個小球(學生兩人一組);
3.向心力演示器。
四、主要教學過程
(一)引入新課
演示:將一粉筆頭分別沿豎直向下、水平方向、斜向上拋出,觀察運動軌跡。
復習提問:粉筆頭做直線運動、曲線運動的條件是什么?
啟發學生回答:速度方向與力的方向在同一條直線上,物體做直線運動;不在同一直線上,做曲線運動。
進一步提問:在曲線運動中,有一種特殊的運動形式,物體運動的軌跡是一個圓周或一段圓弧(用單擺演示),稱為圓周運動。請同學們列舉實例。
(學生舉例教師補充)
電扇、風車等轉動時,上面各個點運動的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運動,小到微觀世界電子繞原子核的運動,都可看做圓周運動,它是一種常見的運動形式。
提出問題:你在跑400米過彎道時身體為何要向彎道內側微微傾斜?鐵路和高速公路的轉彎處以及賽車場的環形車道,為什么路面總是外側高內側低?可見,圓周運動知識在實際中是很有用的。
引入:物理中,研究問題的基本方法是從最簡單的情況開始。
板書:勻速圓周運動
(二)教學過程設計
思考:什么樣的圓周運動最簡單?
引導學生回答:物體運動快慢不變。
板書:1.勻速圓周運動
物體在相等的時間里通過的圓弧長相等,如機械鐘表針尖的運動。
思考:勻速周圓運動的一個顯著特點是具有周期性。用什么物理量可以描述勻速圓周運動的快慢?
(學生自由發言)
板書:2.描述勻速圓周運動快慢的物理量
恒量。
當t很短,s很短,即為某一時刻的瞬時速度。線速度其實就是物體做圓周運動的瞬時速度。當物體做勻速圓周運動時,各個時刻線速度大小相同,而方向時刻在改變。那么,線速度方向有何特點呢?
演示:水淋在小傘上,同時搖動轉臺。觀察:水滴沿切線方向飛出。
思考:說明什么?
師生分析:飛出的水滴在離開傘的瞬間,由于慣性要保持原來的速度方向,因而表明了切線方向即為此時刻線速度的方向。
板書:方向:沿著圓周各點的切線方向。
單位:rad/s。
(3)周期:質點沿圓周運動一周所用的時間。如:地球公轉周期約365天,鐘表秒針周期60s等,周期長,表示運動慢。
(角速度、周期可由學生自己說出并看書完成)
板書:(師生共同完成)
思考:物體做勻速圓周運動時,v、ω、T是否改變?(ω、T不變,v大小不變、方向變。)
講述:勻速周周運動是勻速率圓周運動的簡稱,它是一種變速運動。
提出問題:勻速圓周運動是一種曲線運動,由物體做曲線運動的條件可知,物體必定受到一個與它的速度方向不在同一條直線上的合外力作用,這個合外力的方向有何特點呢?
學生小實驗(兩人一組):
線的一端系一小球,使小球在水平面內做勻速圓周運動。小球質量很小(可用橡皮塞等替代),甩動時線速度盡量大,小球重力與拉力相比可忽略,以保證拉線近似在水平方向。
觀察并思考:
?、傩∏蚴芰??
?、诰€的拉力方向有何特點?
?、垡坏┚€斷或松手,結果如何?
(提問學生后板書并圖示)
概括:要使物體做勻速圓周運動,必須使物體受到與速度方向垂直而指向圓心的力作用,故名向心力。
板書:3.向心力:物體做勻速圓周運動所需要的力。
提出問題:向心力的大小跟什么因素有關?
(學生自己設想,用剛才的儀器做小實驗,憑感覺粗略體驗。學生經實驗、討論有了自己的看法后,自由發言。)
演示實驗(驗證學生的設想):研究向心力跟物體質量m、軌道半徑r、角速度ω的定量關系。
提問:實驗時能否讓三個量同時變。
保持兩個量不變,使一個量變化。
實驗裝置:向心力演示器。
演示:搖動手柄,小球隨之做勻速圓周運動。
提問:向心力由什么力提供?如何測量?
小球向外壓擋板,擋板對小球的反作用力指向轉軸,提供了小球做勻速圓周運動的向心力,兩力大小相等,同時小球壓擋板的力使擋板另一端壓縮套在軸上的彈簧,彈簧被壓縮的格數可以從標尺中讀出,即顯示了向心力大小。
演示內容:
?、傧蛐牧εc質量的關系:ω、r一定,取兩球使mA=2mB觀察:(學生讀數)FA=2FB結論:向心力F∝m
②向心力與半徑的關系:m、ω一定,取兩球使rA=2rB觀察:(學生讀數)FA=2FB結論:向心力F∝r
?、巯蛐牧εc角速度的關系:m、r一定,使ωA=2ωB觀察:(學生讀數)FA=4FB結論:向心力F∝ω2
歸納:綜合上述實驗結果可知:物體做勻速圓周運動需要的向心力與物體的質量成正比,與半徑成正比,與角速度的二次方成正比。但不能由一個實驗、一個測量就得到一般結論,實際上要進行多次測量,大量實驗,但我們不可能一一去做。同學們剛才所做的實驗得出:m、r、ω越大,F越大;若將實驗稍加改進,如課本中所介紹的小實驗,加一彈簧秤測出F,可粗略得出結論(要求同學回去做)。我們還可以設計很多實驗都能得出這一結論,說明這是一個帶有共性的結論。測出m、r、ω的值,可知向心力大小為:F=mrω2。
反饋練習:
?、賹τ谧鰟蛩賵A周運動的物體,下面說法正確的是:A速度不變;B速率不變;C角速度不變;D周期不變。
?、谌鐖D7為一皮帶傳動裝置,在傳動過程中皮帶不打滑。試比較輪上A、B、C三點的線速度、角速度大小。
?、畚矬w做勻速圓周運動所需要的向心力跟半徑的關系,有人說成正比,有人說成反比。你對這兩種說法是如何理解的?
?、?前后呼應)解釋跑400m彎道時身體為何要傾斜等一類問題。(火車拐彎要求課后看書)
五、課堂小結1.科學方法
?、冱c明建立概念的`過程:是通過大量實例,概括抽象出本質的內容,即由個別到一般的思維過程。
?、邳c明實驗歸納的過程:必須經過多次實驗,必須有足夠的事實,由多個特殊的共同結論才能歸納出一般情況下的結論。
2.知識內容:(見板書)
3.對向心力的理解:向心力并不是一種特殊性質的力,它的名稱只是根據始終指向圓心這一作用效果來命名的。下節課再進一步討論。
六、說明
1.向心力、向心加速度的講授順序。向心力概念的建立有兩條途徑:一是先通過實驗建立向心力概念,歸納出向心力公式,再推出向心加速度;二是先通過理論推導導出向心加速度,再推出向心力。
先講加速度,理論推導嚴謹,又能訓練學生的推理能力,但方法較抽象,對基礎差的學生難度較大??紤]到我所任班級學生的實際情況,我選用了先講向心力,降低了難度,便于學生理解、接受,現行必修教材采用的也是這一順序。不足之處是:由于實驗存在誤差,只能粗略得出結論,而且課堂不可能做很多實驗,實驗歸納的事實不足。解決的關鍵是盡量減小實驗誤差,補充實例,彌補實驗事實不足的缺陷。
2.對向心力的教學,本節完成了感知、概括、定義,即完成了個別到一般的過程和簡單的再認。而進一步的再認即一般到個別,留待下節完成,所以本節對向心力的要求教學目標定為初步掌握。
Copyright 2010-2019 Qinzibuy.com 【親親園丁】 版權所有 備案編號:粵ICP備14102101號