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全国竞赛向心力说课课件


向心力


向心加速度

殷允帅

泰山学院

一、教 材 分 析
二、学 生 分 析 三、教 学 目 标 四、教学重点与难点

五、实 验 仪 器
六、教 学 方 法 七、教学程序设计 八、归 纳 小 结

九、板 书 设



一、教材分析
本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运 动,这部分知识是本章的重点和难点,也是学 好圆周运动的关键点。教材先讲向心力,后讲 向心加速度,回避了用矢量推导向心加速度这 个难点。顺理成章,便于学生接受。 本节是本章承上启下的重要知识,学好这 部分知识,可以为后面的天体运动和带电粒子 在匀强磁场中的运动打好基础。同时,通过学 习可以科学的解释日常生活中的向心运动现象。

二、学生分析
在前面的教学中,学生已经学习了匀速圆周 运动,知道描述匀速圆周运动快慢的物理量有线 速度、角速度、周期、转速等,并理解线速度、 角速度、周期、半径之间的关系。学生知道在转

动装置中,共轴的轮子上各点的角速度相等;皮
带转动(不打滑)中,凡和皮带接触的点,线速 度的大小相等。这些都为本节课的学习奠定了基 础。

三、教学目标
1、知识与技能
(1)理解向心力和向心加速度的概念,知道向 心力的大小与哪些因素有关。 (2)理解向心力和向心加速度的公式的确切含 义,能运用公式解答有关问题。 (3)掌握向心力与向心加速度之间的关系。

2、过程与方法
(1)经历形成向心力概念的过程,培养学生观察、 分析、归纳能力。 (2)通过创设一定的问题情境,让学生经历探索向 心力F与哪些因素有关的过程。 (3)懂得用控制变量法研究物理问题,培养学生的 实验能力、分析能力、解决实际问题的能力。

3、情感态度与价值观
实例、实验紧密联系生活,拉近科学与学生 的距离,使学生感到科学就在身边,调动学生学 习的积极性,培养学生的学习兴趣。 培养学生对科学的求知欲,乐于参与观察, 敢于实践,体会实验在探索物理规律中的作用和 方法。 培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态 度,养成严谨、细致、耐心的实验修养。

四、教学重点与难点
1、重点:向心力大小与m、r、v、ω的关系 。

2、难点:向心力概念的理解。

五、实验仪器
向心力演示仪、弹簧秤、小球、细线、 钥匙若干(相同规格)、圆珠笔杆、铁架 台等

六、教学方法
本教学设计采用学生实验探究和教师演 示实验相结合的实验探究教学法。 本节课先通过对实验的理论分析,得出 向心力的概念,再通过实验,探究其表达公 式,用理论指导实践。理论推导严谨,能训 练学生的推理能力,用实验方法讲向心力, 降低了难度,便于学生理解接受。这样让学 生真正认识到向心力的存在及意义。

七、教学程序设计
展示情景,提出问题

建立模型,共同探究

思维发散,科学猜想 分组实验,探索研究 定性分析,定量计算

复 (一)展示情景,提出问题 习

播放链球运动

引 课

翻滚过山车

思维发散
1. 在此物理模型中球体近似作什么运动? 2. 讨论匀速圆周运动性质和特点

3. 为了描述匀速圆周运动,我们引入了哪些物量? 各物理量之间的关系?

设疑
1.为什么过山车在高处翻滚时,乘客不会掉下来?

(二)建立模型,共同探究
活动一:感受向心力 【实验探究】 【体验与交流】

1.小球做圆周运动时,绳子的拉力有什么特 点?这个力的方向跟速度方向关系? 2.如果突然将绳子断开,将会发生什么现象?

【活动要求】
自主学习,独立思考

【归纳总结】 做匀速圆周运动的物体 受到的指向圆心的合外力。 这个力就称为向心力。常记 为 F向 。

受力分析图

对比分析两模型中小球运动特点
O

力的方向

概 念

力的效果 力的来源

?

FT m

l

θ

F合 ω

mg 圆锥摆模型分析

1、方向:方向始终与v 垂直,指向圆心。

向 心 力 特 点

2、效果:只改变v 的方向,不改变 v 的大小。

3、来源: 重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。

(三)思维发散,科学猜想

活动二:初步探究影响向心力大小的因素
【实验准备】
1.小组讨论,根据实验器材,制定实验方案。 2.讨论个方案的可操作性,确定最佳方案。

【实验方法】

【体验与交流】
⑴ 角速度ω越大,弹簧秤示数越大; ⑵ 旋转半径r 越大,弹簧秤示数越大; ⑶ 钥匙质量m 越大,弹簧秤示数越大。

【科学猜想】(实验结论)
根据弹簧秤读数向心力的大小可能与物体 的质量、角速度、半径有关。

【实验不足】
1.读数时,弹簧秤也会随着钥匙晃动。 2.同学们在实验时不容易把握转速大小。 3.另外没有处理好角速度、半径、质量三者 关系。

【解决办法】 使用 控制变量法 ,进一步探究。

(四)分组实验,探索研究

实验器材:向心力演示仪 实验办法:控制变量法
向心力演示器.

实验要求: ① 理解向心力演示仪的工作原理。
② 掌握控制变量法的解题思想。

③ 实验数据的精确性和数据的正
确处理。

数据处理过程
探究一:质量m和角速度ω一 定时,向心力与半径r的关系。 探究二:半径r和角速度ω一 定时,向心力与质量m的关系.

r1 1 r2 r11: r22 F1 1 F2 2 F1:F2 2 r : r F F F1 :F
2
1 1 2 3

rr

m1 m2 m1: 2 F1 F2 F : F m :
1

2

2
3

( 单位为m, 单位为N)

r

F

(

m单位为kg, 单位为N) F

结论一:m、ω相同时, F1 : 2 F : 1 2=

rr

结论二:r、ω相同时,

F m: = F : m
1 2

1

2

探究三:质量m和半径r一定时, 向心力与角速度ω的关系.

结 论

?1 ?2 ?1: 2 F1 F2 F1 : F2 ?
1

F ?mr? 可以证明
2

向心力的大小

2 3

(

? 单位为 rad / s ,F 单位为N)
时, F1 : 2= 1:4 F

F ? mr? V 或 F ?m r
2

2

结论三:m、r相同时 ,

=1:2

?: ?
1

2

对表达式的两点说明
1.向心力的表达式物理意义的表述:角 速度一定时,向心力与半径成正比;线速度 一定时,向心力与半径成反比。 2.这两个公式不仅适用于匀速圆周运动, 而且适用于一般的曲线运动。

思维发散,研究向心加速度
(1)物体做圆周运动,速度的方向发生改变 那么物体就存在一个加速度。向心加速度由谁 产生? (2)向心力加速度的方向如何?
(3)加速度是描述速度变化快慢的物理量,那么向

心加速度是描述什么的物理量?

向心加速度表达式的推导

2 向心力公式: F向 = F合= mr? = mv 2 / r

根据牛顿第二定律:

F合 ? ma

a?v /r
2



a ? r?

2

(五)定性分析,定量计算 定 性 分 析 , 学 以 致 用

飞机拐弯 空气浮力和重力

翻滚过山车 重力和轨道的支持力 提供了向心力

物体在转盘上绕轴转动 摩擦力

为什么运动员可以做优美的表 演,赛车可以急速拐弯?

优美的花样表演 重力和地面的支持力

赛车拐弯

地球公转

地球围绕太阳转动
万有引力

师生共同探讨

生活中你们认为还有哪些现象 是能够用向心力解释的?

定量计算

例题: 质量为800kg的小汽车试过一座半径为50m的 圆型拱桥,到达桥顶的速度为5m/s,求此时汽车 对桥的压力。(g为10 m/s2)

解:设桥对汽车的支持力为
FN,方向竖直向上。 mv =8×10 2 kg 由 F?
2

?(5m/s )/
2

r

50m = 400N

运用向心力及 向心加速度 解题一般步骤

? 又 F= G-FN

?FN

10 2kg =G-F=8×
m/ s
2

×10

-400N

=7.6× 103 N 所以汽车对桥的压力为 3 7.6× 10 N ,方向竖直向下

(1) 分析物体受力情况 (2)找圆心 (3)确定F合即F向心力 的方向。 (4)列式求解

八、归纳小结
1.向心力的概念,大小?

2.向心加速度物理含义及表达式?
3.控制变量法解题思想。 4.布置作业 ①教材习题 P96 ⑥ 、⑦ ②知识拓展 仍以小汽车过一圆型拱桥,如果汽车到达桥 顶的速度很快时,会发生怎样的情况?为什么?

九、板书设计
5.5 向心力 向心加速度
一 向心力 1、定义:做匀速圆周运动 的物体所受到的指向圆心 的合外力,叫向心力。 2、特点:方向始终与V垂直, 指向圆心,方向时刻发生 变化。 3、大小: 或



向心加速度:
1、大小:

a ? r?

2

F ? mr? 2

或 a ? v2 / r 2、方向: 沿半径指向圆 心,方向不断变化,是 变加速运动。 3、物理意义: 表示速度 方向变化快慢的物理量。

F ? mv / r
2



应 用
1、例题 2、科学解释生活现象

谢 谢 您 的 指 导


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