2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度

2.2 向心力 向心加速度

教学目标:

一、知识与技能:

1、理解向心加速度和向心力的概念

2、知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。

3、掌握向心力与向心加速度之间的关系。

二、方法与过程:

学会用运动和力的关系分析分题

三、情感态度价值观:

通过a与r及、v之间的关系,使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。 教学重点:

1、理解向心力和向心加速的概念。

v2 2、知道向心力大小Fmrwmr2v2,向心加速的大小Qwrr2,并能用

来进行计算。

教学难点:

匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变,方向在时刻改变。 教学方法:

实验法、讲授法、归纳法、推理法

教学用具:

投影仪、投影片、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、木球、细绳 教学步骤:

㈠引入新课题

1. 设置情景:放一个“水流星”杂技的视频,设置问题:为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动,水不从杯中洒出呢,即使杯子竖立开口向下时水都没有洒出一丁点?

2. 复习提问

① 物体在做直线,曲线运动时,所受的合外力F与速度v存在什么关系?

② 描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个特点?

㈡新课教学

1. 向心力

实验一

① 在光滑的木板上做实验(准备:将小球和细绳相连绳一端放入小孔中连在木板下面的挂钩上)。 A:用手击小球,小球做圆周运动。

B:去掉挂钩用手击小球,小球在木板上做直线运动。

让学生对比A、B两边的实验现象,问学生为什么会出现这种现象,这种现象使什么造成的。 ② 通过学生的讨论基本得到匀速圆周运动的向心力概念。

③ 老师总结出向心力的严谨概念。

实验二

将细绳放入小孔并使其连上弹簧秤使小球做圆周运动。

A.

B.

C. 用质量不同的钢球和铝球,使它们运动半径和角速度ω相同时,发现质量大的弹簧秤示数大。 使运动半径不变,改变角速度的大小,发现角速度大的弹簧秤示数大。 使小球做圆周运动,角速度不变,改变圆周运动半径发现角速度大的弹簧秤示数大。

实验结论:F向随m、r、ω的增大而增大。

总结可得F向=mrω=mν/r其中r为匀速圆周运动半径,ω为匀速圆周运动角速度,v线速度,m匀速圆周运动物理质量。 22

一、引入新课

1:复习提问(用投影片出示思考题)

(1)什么是匀速圆周运动(2)描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个?

(3)上述物理量间有什么关系?

2、引入:由于匀速云的速度方向时刻在变,所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点?加速度又如何呢?本节课我们就来共同学习这个问题。

二、新课教学

(一)用投影片出示本节课的学习目标:

1、理解什么是向心力和向心加速度2、知道向心力和向心加速度的求解公式

3、了解向心力的来源

(二)学习目标完成过程

1:向心力的概念及其方向

(1)在光滑水平桌面上,做演示实验

a:一个小球,拴住绳的一端,绳的另一端固定于桌上,原来细绳处于松驰状态 b:用手轻击小球,小球做匀速直线运动

c:当绳绷直时,小球做匀速圆周运动

(2)用CAI课件,模拟上述实验过程

(3)引导学生讨论、分析:

a:绳绷紧前,小球为什么做匀速圆周运动?

b:绳绷紧后,小球为何做匀速圆周运动?小球此时受到哪些力的作用?合外力是哪个力?这个力的方向有什么特点?这个力起什么作用?

(4)通过讨论得到:

a:做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用,这个力叫向心力。 b:向心力指向圆心,方向不断变化。

c:向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。

2、向心力的大小

(1)体验向心的大小

a:每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个,让学生拉住绳的一端,让小球尽量做匀速圆周运动,改变转动的快慢、细线的长短多做几次。

b:引导学生猜想:向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。

c:过渡:刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关,那么,我们的猜想是否正确呢?下边我们通过实验来检验一下。

(2)a:用实物投影仪,投影向心力演示器。

b:介绍向心力演示的构造和使用方法

构造:(略)主要介绍各部分的名称

使用方法:匀速转动手柄1,可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值。

(3)操作方法:

a:用质量不同的钢球和铝球,使他们运动的半径r和角速度相同观察得到:向心力的大小与质量有关,质量越大,向心力也越大。

b:用两个质量相同的小球,保持运动半径相同,观察向心力与角速度之间的关系 c:仍用两个质量相同的小球,保持小球运动的角速度相同,观察向心力的大小与运动半径之间的关系。

(4)总结得到:向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系,且给出公式:F=mr2(说明该公式的得到方法,空气变量法、定量测数据)

vv2

(5)学生据推导向心力的另一表达式Fmrr

3、向心加速度

(1)做圆周运动的物体,在向心力F的作用下必然要产生一个加速度,据牛顿运动定律得到:这个加速度的方向与向心力的方向相同,叫做向心加速度。

2v2 (2)结合牛顿运动定律推导得到ar ar

4、说明的几个问题:

(1)由于a向的方向时刻在变,所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。

(2)做匀速圆周运动的物体,向心力是一个效果力,方向总指向圆心,是一个变力。

(3)做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。

三、巩固训练

1:向心加速度只改变速度的

2、一个做匀速圆周运动的物体,当它的转速度为原来的2倍时,它的线速度、向心力分别变为原来的几倍?如果线速度不变,当角速度变为原来的2倍时,它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍

3、(1)用CAI课件展示思考与讨论中的物理情景

(2)分析木块受几个力的作用?各是什么性质的力?

(3)木块所受的向心力是由什么提供的?

四、小结

1:什么是向心力和向心加速度?它们的大小和方向有什么特点?

2:向心力的求解公式(1)(2)

3:向心加速度的求解公式(1)2) 4、匀速圆周运动是一种什么性质的运动?

五、作业

课后练习三

六、板书设计

2.2 向心力 向心加速度

教学目标:

一、知识与技能:

1、理解向心加速度和向心力的概念

2、知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。

3、掌握向心力与向心加速度之间的关系。

二、方法与过程:

学会用运动和力的关系分析分题

三、情感态度价值观:

通过a与r及、v之间的关系,使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。 教学重点:

1、理解向心力和向心加速的概念。

v2 2、知道向心力大小Fmrwmr2v2,向心加速的大小Qwrr2,并能用

来进行计算。

教学难点:

匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变,方向在时刻改变。 教学方法:

实验法、讲授法、归纳法、推理法

教学用具:

投影仪、投影片、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、木球、细绳 教学步骤:

㈠引入新课题

1. 设置情景:放一个“水流星”杂技的视频,设置问题:为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动,水不从杯中洒出呢,即使杯子竖立开口向下时水都没有洒出一丁点?

2. 复习提问

① 物体在做直线,曲线运动时,所受的合外力F与速度v存在什么关系?

② 描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个特点?

㈡新课教学

1. 向心力

实验一

① 在光滑的木板上做实验(准备:将小球和细绳相连绳一端放入小孔中连在木板下面的挂钩上)。 A:用手击小球,小球做圆周运动。

B:去掉挂钩用手击小球,小球在木板上做直线运动。

让学生对比A、B两边的实验现象,问学生为什么会出现这种现象,这种现象使什么造成的。 ② 通过学生的讨论基本得到匀速圆周运动的向心力概念。

③ 老师总结出向心力的严谨概念。

实验二

将细绳放入小孔并使其连上弹簧秤使小球做圆周运动。

A.

B.

C. 用质量不同的钢球和铝球,使它们运动半径和角速度ω相同时,发现质量大的弹簧秤示数大。 使运动半径不变,改变角速度的大小,发现角速度大的弹簧秤示数大。 使小球做圆周运动,角速度不变,改变圆周运动半径发现角速度大的弹簧秤示数大。

实验结论:F向随m、r、ω的增大而增大。

总结可得F向=mrω=mν/r其中r为匀速圆周运动半径,ω为匀速圆周运动角速度,v线速度,m匀速圆周运动物理质量。 22

一、引入新课

1:复习提问(用投影片出示思考题)

(1)什么是匀速圆周运动(2)描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个?

(3)上述物理量间有什么关系?

2、引入:由于匀速云的速度方向时刻在变,所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点?加速度又如何呢?本节课我们就来共同学习这个问题。

二、新课教学

(一)用投影片出示本节课的学习目标:

1、理解什么是向心力和向心加速度2、知道向心力和向心加速度的求解公式

3、了解向心力的来源

(二)学习目标完成过程

1:向心力的概念及其方向

(1)在光滑水平桌面上,做演示实验

a:一个小球,拴住绳的一端,绳的另一端固定于桌上,原来细绳处于松驰状态 b:用手轻击小球,小球做匀速直线运动

c:当绳绷直时,小球做匀速圆周运动

(2)用CAI课件,模拟上述实验过程

(3)引导学生讨论、分析:

a:绳绷紧前,小球为什么做匀速圆周运动?

b:绳绷紧后,小球为何做匀速圆周运动?小球此时受到哪些力的作用?合外力是哪个力?这个力的方向有什么特点?这个力起什么作用?

(4)通过讨论得到:

a:做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用,这个力叫向心力。 b:向心力指向圆心,方向不断变化。

c:向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。

2、向心力的大小

(1)体验向心的大小

a:每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个,让学生拉住绳的一端,让小球尽量做匀速圆周运动,改变转动的快慢、细线的长短多做几次。

b:引导学生猜想:向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。

c:过渡:刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关,那么,我们的猜想是否正确呢?下边我们通过实验来检验一下。

(2)a:用实物投影仪,投影向心力演示器。

b:介绍向心力演示的构造和使用方法

构造:(略)主要介绍各部分的名称

使用方法:匀速转动手柄1,可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动,槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值。

(3)操作方法:

a:用质量不同的钢球和铝球,使他们运动的半径r和角速度相同观察得到:向心力的大小与质量有关,质量越大,向心力也越大。

b:用两个质量相同的小球,保持运动半径相同,观察向心力与角速度之间的关系 c:仍用两个质量相同的小球,保持小球运动的角速度相同,观察向心力的大小与运动半径之间的关系。

(4)总结得到:向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系,且给出公式:F=mr2(说明该公式的得到方法,空气变量法、定量测数据)

vv2

(5)学生据推导向心力的另一表达式Fmrr

3、向心加速度

(1)做圆周运动的物体,在向心力F的作用下必然要产生一个加速度,据牛顿运动定律得到:这个加速度的方向与向心力的方向相同,叫做向心加速度。

2v2 (2)结合牛顿运动定律推导得到ar ar

4、说明的几个问题:

(1)由于a向的方向时刻在变,所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。

(2)做匀速圆周运动的物体,向心力是一个效果力,方向总指向圆心,是一个变力。

(3)做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。

三、巩固训练

1:向心加速度只改变速度的

2、一个做匀速圆周运动的物体,当它的转速度为原来的2倍时,它的线速度、向心力分别变为原来的几倍?如果线速度不变,当角速度变为原来的2倍时,它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍

3、(1)用CAI课件展示思考与讨论中的物理情景

(2)分析木块受几个力的作用?各是什么性质的力?

(3)木块所受的向心力是由什么提供的?

四、小结

1:什么是向心力和向心加速度?它们的大小和方向有什么特点?

2:向心力的求解公式(1)(2)

3:向心加速度的求解公式(1)2) 4、匀速圆周运动是一种什么性质的运动?

五、作业

课后练习三

六、板书设计


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