資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 高中物理 年級 高一 學期 秋季
課題 2 向心力（第一課時）
教學目標
物理觀念： 1.理解圓周運動中力與運動的關系。 2.知道向心力的概念，知道物體做勻速圓周運動時合力與向心力的關系。 科學思維： 1.能分析影響向心力大小的因素。 2.能從合力與向心力的關系中認識勻速圓周運動。 科學探究： 1.能根據已有生活經驗和實驗，猜想向心力大小與物體質量、角速度、軌道半徑的定性關系。 2.設計實驗方案并交流優化。了解向心力演示器的結構和工作原理，會用標尺顯示的格數來表示向心力的大小，能設計表格并做好實驗數據記錄。 3.能夠根據實驗數據分析得到向心力大小與物體的軌道半徑、角速度、質量的關系。能夠分析誤差產生的原因。 4.反思實驗過程并完成實驗報告，能用控制變量、圖表等來描述實驗過程和結果。
教學內容
教學重點： 1.建立與理解向心力的概念。
2.分析向心力的來源。
教學難點： 1.建立與理解向心力的概念。
2.探究向心力的大小。
教學過程
一、提出問題：圓周運動的線速度方向時刻變化，運動狀態不斷變化，說明物體所受合力不為零，那么使物體做圓周運動的力有什么特點呢？ 二、新課內容 思考與討論：一個小球在細線的牽引下，繞光滑水平桌面上的圖釘做勻速圓周運動（課本27頁圖 6.2-1）。用剪刀將細線剪斷，小球還能做圓周運動嗎？你認為使小球做圓周運動的力指向何方？ （課本30頁“練習與應用”第3題）一個圓盤在水平面內勻速轉動，盤面上有一小物體在隨圓盤一起做勻速圓周運動（圖6.2-8）。 如果圓盤光滑，小物體還能做圓周運動嗎？什么力對物體做圓周運動起了作用？ 圓柱形轉筒繞其豎直中心軸勻速轉動，小物體貼在轉筒內壁上隨轉筒一起轉動而不滑動。 波輪洗衣機中的脫水筒（課本41頁圖6-5）在脫水時，衣服緊貼在筒壁上做勻速圓周運動。 豎直方向：Ff＝G 水平方向：F合=FN 小球在細繩的作用下在空中水平面內做勻速圓周運動，細繩就沿圓錐面旋轉，就成了一個圓錐擺。 向心力 做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心。這個指向圓心的合力叫做向心力（用Fn表示）。 向心力不是一個真實力，由某個力或幾個力的合力提供，是根據力的作用效果命名的。 游樂場里有各種有趣的游戲節目。空中飛椅因其刺激性而深受很多年輕人的喜愛，飛椅與人一起做勻速圓周運動的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點？ 做一做：感受向心力 如圖（課本28頁）6.2-3所示，在繩子的一端拴一個小沙袋（或其他小物體），另一端握在手中。將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內做圓周運動。此時，沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。換用不同質量的沙袋，并改變沙袋轉動的速度和繩的長度， 感受向心力的變化。 實驗：探究向心力大小的表達式 實驗1：用向心力演示器探究 勻速轉動手柄1，可以使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動，槽內的小球也隨著做勻速圓周運動。使小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供。球對擋板的反作用力，通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8。根據標尺8上露出的紅白相間等分標記，可以粗略計算出兩個小球所受向心力的比值。 通過控制變量法，分別研究向心力F和質量m、轉動半徑r以及角速度ω之間的關系。 請同學們下載視頻觀看。 實驗2：用計算機和傳感器探究 播放視頻請同學們觀看。 （二）力的大小 或 例題：（課本第30頁練習與應用 3）如圖6.2-8所示，一個圓盤在水平面內勻速轉動，角速度是4rad/s。盤面上距離圓盤中心0.10m的位置有一個質量為0.10kg的小物體在隨圓盤一起做勻速圓周運動。 （1）求小物體所受向心力的大小。 （2）關于小物體所受的向心力，甲、乙兩人有不同意見；甲認為該向心力等于圓盤對小物體的靜摩擦力，指向圓心；乙認為小物體有向前運動的趨勢，靜摩擦力方向和相對運動趨勢方向相反，即向后，而不是和運動方向垂直，因此向心力不可能由靜摩擦力提供。你的意見是什么？說明理由。 解：（1） （2）甲的意見是正確的。靜摩擦力的方向與物體相對接觸面運動的總趨勢相反，假設在勻速轉動過程中，圓盤突然變得光滑，小物體因為慣性將會沿切線方向飛出。從相對運動的視角來看，小物體有相對圓盤沿半徑方向向外運動的趨勢，故靜摩擦力的方向指向圓心。 課堂小結： （一）向心力 做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心。這個指向圓心的合力叫做向心力（用Fn表示）。 向心力不是一個真實力，由某個力或幾個力的合力提供，是根據力的作用效果命名的。 （二）向心力的大小 或 四、作業布置： （一）下載并完成“向心力（第一課時）作業練習”。 （二）下載并觀看視頻“探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系”，結合實驗手冊，做好學生實驗預習。

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