資源簡介

6.2 萬有引力定律----大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·選擇性必修·第二冊 第六章第2節 向心力
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求： 理解向心力的概念及其表達式的確切含義。知道向心力的大小與哪些因素有關，并能用來進行計算。知道在變速圓周運動中，可用上述公式求質點在某一點的向心力。 教材分析： 本節課是物理必修二第6章第2節內容，是在學生已經學習了勻速圓周運動，對勻速圓周運動有了一定理解的基礎上的進一步學習。學生知道勻速圓周運動是一種變速運動，只是表面的知道，為什么線速度的方向時刻在變？是什么力來改變物體的這種運動狀態，這個力有何特點？學生帶著這些疑問來進入本節課的學習。本節課從學生的實際出發，結合學生前面所學知識，注重創設物理背景，應用牛頓第二定律，初步得出向心力的大小；引導學生對具體問題的分析，解決向心力來源問題；通過學生自己動手實驗，驗證向心力公式，并分析得到影響向心力的因素。這個過程中加強學生的活動，使學生充分思考討論、大膽猜想，敢于提出自己的想法，逐漸提高科學素養。最后把分析圓周運動的方法推廣到研究一般的曲線運動，在此過程中引導學生分析得出勻速圓周運動的加速度特點。本節知識在圓周運動部分處于核心地位，既有定性結論，又有定量計算，知識要求較高。
學情分析 知識儲備：學生已經學習了圓周運動的知識點，知道物體在做圓周運動時，線速度與角速度、周期、頻率的關系，為本節課的學習打好了基礎。力學的相關知識點也有一定的掌握。 能力基礎：學生已經掌握了圓周運動的相關知識點。 思維能力：學生的抽象學習能力還不是很強，空間想象力有待提高。
核心素養 物理觀念：建立向心力的物理觀念，掌握向心力的確切含義。 科學思維：在實驗中，培養學生動手的習慣并提高分析問題、解決問題的能力。 科學探究：通過向心力概念的學習，知道從不同角度研究問題的方法。 科學態度與責任：經歷科學探究的過程，領略實驗是解決物理問題的一種基本途徑，培養學生實事求是的科學態度。
教學準備 多媒體課件
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
環節一：導入新課 活動一：檢測導學案完成情況
1.檢查導學案完成情況： 2.小組討論導學案內容。 （1）巡視導學案完成情況； （2）必要時可選講導學案內容。 （1）小組長統計組內得分情況； （2）小組討論導學案內容。 （1）導學案完成小組評分； （2）表揚完成優秀的同學； （3）鼓勵學生努力學習。
活動二：展示學習目標
1、理解向心力的概念及其表達式的確切含義。 2、知道向心力的大小與哪些因素有關，并能用來進行計算。 3、知道在變速圓周運動中，可用上述公式求質點在某一點的向心力。 讓學生明確學習目標，做到有的放矢； 課后根據目標，學生自我評價得失情況。
活動三：情境導入
出示圖片:勇敢者轉盤;空中飛椅 勇敢者轉盤，空中飛椅，它們與人一起做勻速圓周運動。 1.出示圖片:勇敢者轉盤;空中飛椅 2.提問：你知道它們在運動過程中所受合力的方向有什么特點嗎？ 學生觀看圖片 （2）思考：它們在運動過程中所受合力的特點。 （1）觀察學生對圖片的興趣程度； （2）聽學生的回答情況，評價學生的表達能力和思維。
環節二：新課教學 活動一：向心力
做圓周運動的物體，其運動狀態在不斷變化，說明物體一定受到了力的作用。 那么迫使物體做圓周運動的力的方向有何特點呢？ 思考與討論:一個小球在細線的牽引下，繞光滑桌面上的圖釘做勻速圓周運動。小球受到哪幾個力作用？用剪刀將細線剪斷，觀察小球將做什么運動？你認為使小球做圓周運動的力指向何方？ 研究小球所受合力的方向 FN與G相平衡，所以合力為F 小球受到重力，桌面支持力和細線的拉力作用。 用剪刀將細線剪斷，小球將沿切線方向飛出，做勻速直線運動。 結論：物體做勻速圓周運動，合外力指向圓心，且與線速度V垂直。 對于做勻速圓周運動的物體，物體的速度大小不發生改變，因此，所受合力只改變速度的方向。 1、向心力 做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力就叫作向心力,用符號：Fn 2、方向：始終指向圓心(與v垂直或與半徑垂直)，是變力。 3、向心力的作用只改變線速度的方向。 4、向心力來源 向心力是根據力的作用效果命名的，它不是具有確定性質的某種力，它可以是某一個力或者幾個力的合力提供的。 如圖：拉力和重力的合力提供物體做勻速圓周運動向心力。 出示圖片：地球繞太陽的運動 地球繞太陽的運動可近似看作勻速圓周運動，太陽對地球的引力提供向心力。 飛椅與人一起做圓周運動的向心力Fn則是由繩子斜向上方的拉力F和所受重力G的合力提供的。 木塊隨轉盤一起做勻速轉動視頻 出示圖片：木塊隨轉盤一起做勻速轉動 靜摩擦力提供物體做勻速圓周的向心力。 演示實驗，并提出問題。最后做出總結。 舉例說明向心力，并讓學生自己先對物體進行受力分析，抽學生到黑板上展示。 1.學生思考討論 學生代表發表自己的見解。 2.學生分析物體受力，到黑板上演示，說出什么力提供物體做圓周運動的向心力。 3.學生觀看木塊隨轉盤一起做勻速轉動視頻。 1、對學生觀察演示實驗的情況和回答問題的情況進行評價。 2、對學生的受力分析情況進行面批，并作出評價。 3、對學生觀看實驗視頻的情況進行評價。
活動二：向心力的大小
1、思考:研究向心力的大小與哪些因素有關？ 向心力的大小我們可以先通過實驗感受向心力大小與圓周運動的一些運動學量之間的定性關系，再通過實驗，進一步探究向心力的大小與這些量的定量關系。 2、做一做感受向心力 實驗器材：繩子、小沙袋 實驗步驟： （1）在繩子的一端拴一個小沙袋，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。沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。 （2）保持沙袋轉動的速度和繩的長度不變，改變沙袋的質量，感受向心力的變化。 （3）保持繩的長度和沙袋的質量不變，改變沙袋轉動的速度，感受向心力的變化。 （4）保持沙袋的質量和沙袋轉動的速度不變，改變繩的長度，感受向心力的變化。 實驗結論：做圓周運動的物體所受向心力的大小與物體的質量、速度、軌道半徑等因素有關系。 3、向心力的大小與物體的質量、速度、軌道半徑有什么樣關系呢？ 出示圖片：向心力演示器 我們可以通過向心力演示器對此進行更深入的研究。 做一做：探究向心力大小的表達式 （1）實驗器材：向心力演示器、兩個質量相同的鋼球和一個質量小的鋁球。 向心力演示器 （2）向心力演示器的構造 勻速轉動手柄1、變速塔輪2和3、長槽4和短槽5、橫臂6、彈簧測力套筒7、標尺8。 （3）原理 勻速轉動手柄，使變速塔輪以及長槽和短槽和槽內的小球隨之勻速轉動，使小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂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下降，從而露出標尺。根據標尺上露出的紅白相間等分標記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值。 （4）實驗步驟 向心力與質量關系 讓鋼球與鋁球的質量之比為2:1。將鋼球和鋁球分別放在相同半徑處，搖動手柄。觀察套桶露出標度的格數，比較向心力的大小。 出示視頻：向心力與質量關系 其他條件相同的條件下，質量越大，套桶露出標度的格數越多，即向心力越大。 向心力與角速度的關系 將兩個質量相同的小鋼球放在相同半徑處。皮帶套在兩個半徑為2:1的塔輪上，轉動手柄觀察套筒露出標度的格數，比較向心力的大小。 出示視頻：向心力與角速度的關系 其他條件相同的條件下，角速度越大，套桶露出標度的格數越多，即向心力越大。 向心力與半徑的關系 將兩個質量相同的鋼球分別放在不同半徑處。搖動手柄觀察套筒露出標度的格數，比較向心力的大小。 出示視頻：向心力與半徑的關系 其他條件相同的條件下，半徑越大，套桶露出標度的格數越多，即向心力越大。 精確的實驗表明，向心力的大小可以表示為：Fn＝mω2r由：v=ωr得：Fn=mv2/r 提出問題。 引導學生完成感受向心力的實驗。并對實驗現象做出總結。 3、通過視頻給學生看演示實驗。并提出問題。 4、對實驗現象進行總結，得出表達式。 1、思考問題并回答。 2、做感受向心力的實驗并對實驗現象做簡單的總結。 3、觀看演示實驗并回答問題。 對學生的回答做出評價。 對學生做實驗的情況和總結的情況進行評價。 對學生的觀看情況及回答問題的情況進行評價。
活動三：變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點
1、加速、減速、改變速度方向 （1）加速：速度方向與力的方向相同 （2）減速：速度方向與力的方向相反 （3）力的方向與速度方向垂直，只改變速度方向，不改變速度的大小。 2、變速圓周運動的特點 如圖：做圓周運動的沙袋正在加速轉動。O是沙袋運動軌跡的圓心，F是繩對沙袋的拉力。 根據F產生的效果，可以把F分解為兩個相互垂直的分力：跟圓周相切的分力Ft和指向圓心的分力Fn。Ft與沙袋運動的速度同向，使得沙袋的速度越來越大；Fn指向圓心，提供沙袋做圓周運動所需的向心力，改變沙袋速度的方向。 Fn改變速度的方向Ft改變速度的大小 思考與討論:當物體做圓周運動的線速度逐漸減小時，物體所受合力的方向與速度方向的夾角是大于90°還是小于90°呢？ 大于90°Ft與物體運動的速度反向，使得物體的速度越來越小；Fn指向圓心，提供物體做圓周運動所需的向心力，改變物體速度的方向。 3、一般的曲線運動 （1）定義：運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，可以稱為一般的曲線運動。 （2）研究方法：采用圓周運動的分析方法來處理 在研究時，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分。 這樣，在分析質點經過曲線上某位置的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法來處理了。 總結內容： 1.變速圓周運動的受力特點 同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就是變速圓周運動 ，勻速圓周運動切向加速度為零。 2.一般曲線運動的受力特點 運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，可以稱為一般的曲線運動。 把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在注意到這點區別之后，分析質點經過曲線上某位置的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法對一般曲線運動進行處理了。 引導學生閱讀課本，提出問題。 做出總結。 1、閱讀課本并回答問題。 2、閱讀課文說出一般的曲線運動的定義和研究方法。 對學生閱讀課本的情況和回答問題的情況做出評價。 2、對學生的發言做出評價。
環節三：例題講解
1.對做圓周運動的物體所受的向心力說法正確的是(　　) A．因向心力總是沿半徑指向圓心，且大小不變，故向心力是一個恒力 B．因向心力指向圓心，且與線速度方向垂直，所以它不能改變線速度的大小 C．向心力是物體所受的合外力 D．向心力的方向總是不變的 2.如圖所示，玻璃球沿碗的內壁做勻速圓周運動(若忽略摩擦)，這時球受到的力是(　　) A．重力和向心力 B．重力和支持力 C．重力、支持力和向心力 D．重力 3.如圖所示，一只老鷹在水平面內盤旋做勻速圓周運動，則關于老鷹受力的說法正確的是(　　) A．老鷹受重力、空氣對它的作用力和向心力的作用 B．老鷹受重力和空氣對它的作用力 C．老鷹受重力和向心力的作用 D．老鷹受空氣對它的作用力和向心力的作用 4.一般的曲線運動可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運動的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替。如圖甲所示，曲線上的A點的曲率圓定義：通過A點和曲線上緊鄰A點兩側的兩點作一圓，在極限情況下，這個圓就叫作A點的曲率圓，其半徑ρ叫作A點的曲率半徑。現將一物體沿與水平面成α角的方向以速度v0拋出，如圖乙所示。則在其軌跡最高點P處的曲率半徑是(　　) 1、多媒體展示例題 2、讓學生自己先思考并用草稿紙寫出解題過程，巡視學生練習情況，抽兩位同學到黑板上展示解題過程并進行面批。 3、教師講解 1、在草稿紙上完成展示的練習。 2、認真聽老師講解練習。 1、對學生的練習情況進行面批和評價。 2、對學生聽講解練習的情況進行評價。
環節四：課堂小結
學到了什么？ 引導學生小結 小組討論，總結本節課得失 對學生的討論情況和總結情況進行評價。
環節五：作業設計
P30 練習與應用 1、2、3、4、5題 指導學生完成練習，面批練習。 按要求完成練習。 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
環節六：主板書設計
§6.2向心力 一、向心力 1、向心力 做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力就叫作向心力,用符號：Fn 2、方向：始終指向圓心(與v垂直或與半徑垂直)，是變力。 3、向心力的作用只改變線速度的方向。 4、向心力來源 二、向心力的大小 向心力的大小可以表示為：Fn＝mω2r由：v=ωr得：Fn=mv2/r 三、變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點 1、變速圓周運動 Fn改變速度的方向Ft改變速度的大小 2、研究方法：采用圓周運動的分析方法來處理。
教學反思

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