1、第五章（单元） 第 7 节 课题 5.7 向心力同煤一中物理组 刘国荣一.教学目标1）.知识与技能1理解向心力的概念及其表达式的确切含义2知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算3知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度2）.过程与方法1通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关，并具体“做一做 ”来理解公式的含义2进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点3）.情感、态度与价值观1在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力2感受成功的快乐体会实验的意
2、义，激发学习物理的兴趣二.教学重点及落实方法教学重点：1体会牛顿第二定律在向心力上的应用2明确向心力的意义、作用、公式及其变形落实方法 ： 探究、讲授三.教学难点及落实方法教学难点： 1圆锥摆实验及有关物理量的测量2如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象落实方法： 讨论、探究、四.教学资源多媒体课件、圆锥摆等实验设备板 书 设 计5.7向心力一、向心力1通过实例进一步感受做圆周运动的物体必须受到力的作用2向心力的概念 使物体做圆周运动，指向圆心的力。3向心力的表达式 Fn=mv2/r , Fn=mr 24对向心力研究 向心力的方向与向心加速度的方向是否相同？圆周运动中力与运动的关系，遵守
3、的仍然是牛顿运动定律二、向心力的实验验证1圆锥摆的实验 （感性认识向心力）2向心力公式的实验讨论三、变速圆周运动和一般曲线运动的研究【教学过程】一.引入新课教师：前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，我们现来复习一下，因为圆周运动的运动方向不断改变也就是速度方向在不断改变,所以在任意的时间间隔内都有速度变化量,即存在加速度。其加速度为 . vRTvan 224这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征向心力。二.向心力教师：根据我们复习的内容我有两个问题,请大家分析看是否正确.1.做圆周运动的物体,其线速度越大则加速度越大.2.做圆周运动的物体,其角速度越大则加速度越大.大家分析
4、一下这两句话是否正确?学生:不正确,因为这两句话缺少前提条件.“运动过程中半径R 不变.“教师：很好,同学们回答的很正确.其实在我们学习的很多知识中,判断对错的时候都需要有前提条件,如果没有前提或者前提条件出错,那结果必定是错误的.其实在我们现实生活中也是这样的,很多同学都和家长有矛盾,其实主要原因就是同学们和家长思考问题的前提条件不同,所以最后都站在各自的立场上互不相让,矛盾重重.大家可以把我刚才的话回去和你们的家长聊聊,互相理解,促进你们备 注 通过事例落实情感、态度与价值观的教育.落实学生的德教育.家的和谐.好了,我们在回到我们的课堂,大家还记不记得我们上学期学的牛顿运动定律.学生:记得
5、.教师：牛顿运动定律是动力学的经典,那么它的成立有前提条件吗?还是在任何条件下都成立?学生:牛顿运动定律必须在宏观,低速的条件下才成立.教师：那么大家考虑一下,牛顿运动定律是我们在直线运动中得到的结论,那么它在我们研究的曲线运动中是否成立呢?为什么?大家可以讨论一下.学生讨论.学生:牛顿运动定律在曲线运动中是成立,因为我们研究的曲线运动就是宏观,低速的运动.(此处有些学生可能会提出不同观点,如电子的运动.应明确告诉学生,那些现在还不是我们要研究的.)教师：所以我们可以根据牛顿第二定律 物体运动maF过程中合力的方向与加速度方向相同,而匀速圆周运动的加速度方向指向圆心,所以其合力的方向也指向圆心
6、.我们就把这种使物体做圆周运动，指向圆心的力叫做向心力.符号：Fn同时我们由牛顿第二定律得到做圆周运动向心力的公式为: mvRTmRvaFn 2224备 注学生的思维在于老师的激发，学习的积极性在于老师的调动通过让学生发表见解，提出疑问，培养学生的语言表达能力和分析问题的能力三.实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式教师：指导学生阅读教材 “实验”部分，引导学生思考下面的问题：1、实验器材有哪些？铁架台、细线、钢球、白纸、刻度尺、秒表2、简述实验原理（怎样达到验证的目的）m r 2 = mgtan,也就是说只要我们证明圆锥摆做匀速圆周运动所需要的向心力等于小球重力和绳对小球拉力产生的合力就可以了
7、.3、实验过程中要测量记录哪些数据?半径 r，运动 n 圈所用时间 t，小球距悬点的竖直高度 h.为什么我们不需要记录小球的质量呢?学生: 因为我们要验证 m r 2 = mgtan,可以约掉 m既只要我们可以验证出 r 2 = gtan 就可以了. 教师:这就是我没有给大家发小球,而让大家每人准备一段细绳的原因了,我这里有专门准备的小球和细绳组成的圆锥摆,还有大家可以靠我的 U 盘,是否也可以当一个圆锥摆来使用呢?同时实际测量中我们很难测量的量角速度 ,所以我们应该换一个思路用 =gtan.好了剩下的任务就由你rTan24们来完成了。那么请大家根据自己手头的东西自己制作一个圆锥摆,进行实备
8、注验.学生：分成小组，进行实验，独立验证教师：指导学生完成实验，及时发现并记录学生实验过程中存在的问题。(此时参与学生实验,及时发现问题,帮助学生解决.)。4、实验过程中产生误差的原因主要有哪些？教师：听取学生汇报验证的结果，引导学生对实验的可靠性作出评估。师生互动，得出结论：1、实验的过程中，多项测量都是粗略的，存在较大的误差，用两个方法得到的力并不严格相等。2、通过实验我们还体会到，向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样具有某种性质的力来命名的。它是效果力，是按力的效果命名的。在圆锥摆实验中，向心力是小球重力和细线拉力的合力，还可以理解为是细线拉力在水平面内的一个分力。教师：实例分析：说明以
9、下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的？1、人造地球卫星绕地球运动2、绳的一端拴一小球，手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。3、在圆盘上放一个小物块，使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动.4、圆锥摆在水平面内运动。分析小物块受几个力？向心力由谁提供？备 注这实验简单易做，效果明显，学生通过亲身感受使学生获得成功的乐趣，实际教学效果表明学生乐于参与观察，敢于实验。同时通过实验，增强学生的感性认识，同时激发学生学习物理学的兴趣学生：思考并回答问题：1、人造地球卫星和地球间的引力提供人造地球卫星运转的向心力。2、小球受重力、支持力、绳的拉力而做匀速圆周运动。由于竖直方向小球不运动，故重力
10、、支持力合力为零，那么水平方向上的匀速圆周运动效果由水平面上的绳的拉力效果来提供3、小物块受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供向心力4、小球重力和绳对小球拉力产生的合力提供向心力。教师：那么根据上面的例子大家考虑一下，向心力究竟是怎样的力呢？它是如何命名的？学生：向心力是根据力的作用效果来命名的，它不是具有确定性质的某种力。它可以由某个力来提供，也可以是几个力的合力来提供，还可以是某个力的分力来提供。四变速圆周运动和一般曲线运动教师：我们知道在一些物体做加速圆周运动时，合外力方向与速度方向夹角小于 900，此时我们又应该如何分析物体的运动呢?学生：把 F 分解为两个互相垂直的分力：跟圆相切的
11、 Ft和指向圆心的 Fn，如图所示，其中 Ft只改变 v 的大小，F n只改变 v 的方向，F n产生的加速度就是向心加速度。备 注新课程理念强调，老师不一定要能回答学生提出的所有问题，但老师要起到一个引导者、一个领路人的作用同理，F 与 v 的夹角大于 900时，F t使 v 减速，F n改变 v的方向，综上：1、同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动。教师：那么大家可以思考一下链球运动员用力抡起链球时，是什么力使它加速的？小物体放在圆台上随圆台一起加速转动时，小物体受的摩擦力指向圆心吗？使物体加速的力是什么力？学生：互相讨论.2、一般曲线运动教师：还有一些运动运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲备 注通过实例分析，达到巩固所学知识的目的备 注FtFnFOFFtFnO线运动，称为一般的曲线运动。处理一般的曲线运动可以把曲线分割成许多小段，每一小段看成一小段圆弧，然后当作许多半径不同的圆处理，再应用圆周运动的分析方法处理。课余作业完成 P22“思考与练习”中的题目备 注教学反思: 2010-3-23
