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课题

6.2 向心力

教学内容分析

本节的编排遵循从特殊到一般、从定性到定量量的科学探究过程。本节内容可以看作牛顿运云定律在曲线运动中的应用，进一步深化了运动和相互作用观念。在教学过程中要加强新旧知识的对比与联系，帮助学生再次体会力是改变运动状态的原因，促进对知识的同化，完善知识结构。本节教学的重点与难点是建立与理解向心力的概念，以及对向心力来源的分析。本章后面的学习都将围绕向心力的概念展开，它也是分析天体的圆周运动、带电粒子在磁场中的运动的知识基础。

学情分析

学生通过第一节的学习，已经了解了描述圆周运动的各个物理量及其关系。学生第一次接触变力作用下的曲线运动，这是一个新的情境，学生在这部分的学习上会遇到一定的困难，因此教学中应注意控制难度。

教学目标

1.理解向心力的表达式的含义。

2.会分析向心力的来源，掌握向心力大小的表达式，并会应用公式进行有关的计算。

3.采用控制变量法“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。

教学

重难点

1.向心力的定义和表达式。（重点）

2.掌握向心力大小的表达式，并会应用公式进行有关的计算。（重点难点）

3.采用控制变量法“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。（重点难点）

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

思考与讨论：

(1)你是否可以想一种方法用较轻的乒乓球提起较重的矿泉水呢？

(2)观看视频，思考什么原因使质量很轻的乒乓球提起较重的装水的瓶子呢？

体验与思考：

请你用手让被轻绳一端栓的小球,在光滑水平面做匀速圆周运动，你的手会有什么感觉？分析小球的受力情况？小球所受合外力方向有何特点？

小球的受力和合力方向：

(1)小球的受力：重力、支持力和绳的拉力；

(2)小球的合力方向：绳子对球有指向圆心的力。

学生思考讨论并参与尝试

学生观看视频并思考提出的问题

学生分析物体的受力情况

引起学生对这节课学习的兴趣

通过观看视频，说明可以实现，但仍然不给学生解开谜底，引导学生继续认真学习后续内容

为向心力概念的引出做好铺垫

讲授新课

一、向心力

(一)向心力定义

1.定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。

①方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）

②向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小

③向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。

(二)向心力的来源分析

(三)归纳总结

⑴向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。

⑵向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。

向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用 ，只能说某个力或某几个力提供了向心力。

二、向心力的大小

做一做：感受向心力

思考与讨论：

(1)保持小球的转动半径不变，改变角速度，向心力大小如何变化？

(2)保持小球的角速度不变，改变转动半径，向心力大小如何变化？

(3)通过实验，你认为做圆周运动的物体所受的向心力与哪些因素有关？

【探究实验】

方案一：用向心力演示器探究向心力的大小

1.实验器材：

2.实验原理：

匀速转动手柄，使变速塔轮以及长槽和短槽和槽内的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。

3.实验探究：采用控制变量法，进行分组实验。

4.数据收集：

5.数据分析：

6.向心力大小计算公式：F_n＝mr(v2)＝mω²r＝mr。

方案二：用圆锥探究向心力的大小

方案三：用传感器探究向心力的大小

三、变速圆周运动和一般曲、线运动的受力特点

思考与讨论：

①运动员旋转过程中，链球的速度怎样变化？

②通过观察，你认为链球从开始到抛出过程中，链球所受绳的拉力方向与速度方向是否垂直？

(一)做变速圆周运动的物体所具有的加速度

(1)a_t ——切向加速度，它改变速度的大小。

(2)a_n ——向心加速度，它改变速度的方向。

(二)做变速圆周运动的物体所受的力

(1)F_t ——切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小。

(2)F_n ——向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向。

结论：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 ，匀速圆周运动切向加速度为零。

思考与讨论：

当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角是大于90°还是小于90°呢？

(三)一般的曲线运动

处理方法： 把一般曲线分割为许多很短的小段，每一段都可以看作圆周的一部分。这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法进行处理了。

三、课堂练习

学生识记记录向心力的概念

学生做受力分析，找出向心力

学生识记记录向心力的特点和来源

学生参与感受实验

学生分组讨论，分析讨论结果

学生认识向心力演示器

学生学习实验原理

学生分组实验

学生分组收集数据

学生根据数据进行分析

学生识记记录

学生观看视频

学生观看视频

学生观看视频，思考讨论在变速圆周运动中拉力方向

学生识记记录

学生识记记录

学生思考讨论分享结果

学生学习记录

让学生明确向心力的概念和特点

向心力来源分析

让学生明确向心力的来源

通过实验感受影响向心力大小的因素

定性讨论影响向心力大小的因素

介绍仪器及功能

让学生明确实验原来，为后续实验做准备

培养学生动手能力

培养学生记录数据的能力和团队协作能力

培养学生数据分析能力

明确向心力大小计算

让学生了解其他的实验方案

让学生了解其他的实验方案

引导学生思考变速圆周运动受力与匀速圆周运动的不同

让学生明确变速圆周运动加速度特点

让学生明确变速圆周运动所受外力特点

让学生明确变速圆周运动加速减少的判定方法

让学生明确一般曲线运动出来方法

强化巩固

课堂总结

板书设计

6.2 向心力

一、向心力

1.定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。

2.方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）

3.向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小

4.向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。

5.向心力的来源：它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。

二、向心力的大小

1.实验探究：采用控制变量法。

2.计算公式：F_n＝mr(v2)＝mω²r＝mr。

三、变速圆周运动和一般曲、线运动的受力特点

变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度。

作业设计

教学反思与评价