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Fmrwmr2v2,向心加速的大小Qwrr2,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=mr2(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Fmrr
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ar ar
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Fmrwmr2v2,向心加速的大小Qwrr2,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=mr2(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Fmrr
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ar ar
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