向心力教学设计_向心力教学设计教案

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第五章 曲线运动

5.6 向心力 教学设计

一、内容及其解析

本节内容“向心力”：物体做匀速圆周运动的条件是它所受的合外力总跟速度的方向垂直，沿半径指向圆心，其作用效果是产生向心力，所以，向心力并不是一个额外的力，它是做匀速圆周运动的物体所受各个力的合力，是由作用效果而命名的力。

本节先根据牛顿第二定律和向心加速度表达式得到向心力的表达式，定义向心力概念，讨论向心力性质和特点。对推出的向心力表达式用圆锥摆实验来验证，最后分析变速圆周运动和一般的曲线运动中的物体的受力情况和处理方法。

二、教学目标

（一）目标定位

1、了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的。

2、初步了解“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理。

3、掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。

（二）目标解析

1、使物体产生向心加速度的这个合力叫做向心力。

2、通过讨论a与v与ω、v之间的关系，能使学生明确每一个结论都有其

成立的条件，渗透科学严谨的思维方式。

3、匀速圆周运动向心力的表达式——FN = mv/r , FN= m rω

2三、问题诊断分析

学生在本节知识的过程中存在不知道

1、分析和确定向心力。

2、如何运用向心力的知识解释有关现象。面对学生存在的这些问题教师应当在分析做匀速圆周运动的物体的受力情况时，把物体所受的各个力找出并画在受力图上，然后画出圆轨道，确定圆心的位置，这样才能定下这几个力的合力即向心力的方向，再用牛顿第二定律建立方程。只有提高学生的观察和分析能力，才能根据向心力知识解释有关现象，求解有关问题。

五、教学过程设

引入：展示卫星在绕地球做匀速圆周运动的图片。

问题1：前面我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，知道了如何描述圆周运动。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。什么叫向心力？

设计意图：利用图片吸引学生的兴趣，激发学生学习的兴趣。师生活动：让学生通带着问题阅读教材P23，再进行小组讨论回答。我思考我收获： 1.向心力的概念：做匀速圆周运动的物体具有向心加速度。根据牛顿第二定律，使物体产生向心加速度的这个合力叫做向心力。

2.向心力的表达式：。

：。

例题

1．说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的？

1．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． 2．火星绕太阳运转的向心力是什么力提供的? 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，分析小物块受几个力，向心力由谁提供．

1．解析：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、支持力合力为零，那么水平方向上的匀速圆周运动由水平面上的绳的拉力来提供．

2．解析：火星和太阳间的万有引力提供火星运转的向心力．

3．解析：小物块受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供向心力． 变式训练 下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是（B）

A.物体除其他的力外还要受到一个向心力的作用 B.物体所受的合外力等于向心力 C.向心力是一个恒力 D.向心力的大小一直在变化

引入：演示使用圆锥摆。

问题2：如何使用“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理？ 设计意图：利用实验加深学生对知识的掌握。

师生活动：让学生通带着问题阅读教材P23-24，再进行小组讨论回答。我思考我收获： 研究圆周运动要点:



1、方向指向圆心

2、作用：改变v的方向

1、向心力 

3、由物体所受的合力提供 2v2

4、Fmrw;Fmr

2、从“供”“需”两个方面来进行研究：

“供”——提供物体做圆周运动的力；

求法：分析物体受力，求沿半径方向的合外力。

“需”——物体做匀速圆周运动所需的力；

例题

2．如图6.7—5所示，一圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一木块，当圆盘匀速转动时，木块随圆盘一起运动，那么„(B)A.木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心 B.木块受到圆盘对它的摩擦力．方向指向圆盘中心

C.因为木块与圆盘一起做匀速转动，所以它们之间没有摩擦力

D.因为摩擦力总是阻碍物体运动的，所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块运 动方向相反

引入：绳子的一端拴一个小沙袋，使沙袋在水平方向做圆周运动。问题3：如何利用向心力的表达式，计算简单情景中的向心力？ 设计意图：利用计算及时对知识点进行巩固。师生活动：让学生利所学知识解决相关问题。我思考我收获：

求法：公式 F = mv/r = m rω= mvω= 4π m r /t

确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力。

例题

3．一个2.0kg的物体在半径是1.6 m的圆周上以4 m／s的速率运动，向心加速度为多大?所需向心力为多大?（10m／s2 20 N）

四．变速圆周运动和一般曲线运动 ．变速圆周运动和一般曲线运动

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。

2、一般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。

板书设计

一、向心力

1．向心力的概念 2．向心力的表达式

3．向心力的特点（方向、效果）

二、变速圆周运动和一般曲线运动 1．变速圆周运动特点

2．一般曲线运动的处理方法

巩固训练

1．在匀速圆周运动中，下列物理量不变的是（）

A．向心加速度 B．线速度 C．向心力 D．角速度

2、关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（）A、向心力是根据力的作用效果命名的 B、向心力是恒力

C、向心力改变质点的线速度的大小 D、物体所受向心力的大小可能变化

3．下列关于向心力的说法中正确的是（）A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力

B．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出 C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力

D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢

4、关于圆周运动，下列说法正确的是()A．做圆周运动的物体所受到的合力一定指向圆心

B．做匀速圆周运动的物体所受到的合力一定指向圆心 C．做圆周运动的物体受到的向心力不一定指向圆心 D．做非匀速圆周运动的物体受到的合力一定不指向圆心

6．一个做匀速圆周运动的物体若其半径不变，角速度增加为原来的2倍时，所需的向心力比原来增加了60 N，物体原来所需的向心力是

N．

8、如图所示、有一质量为m的小球在光滑的半球碗内做匀速圆周运动，轨道平在水平面内，已知小球与半球形碗的球心Ｏ的连线跟竖直方向的夹角为θ，半球形碗的半径为Ｒ，求小球做匀速圆周运动的速度及碗壁对小球的弹力。