高一物理 向心力的教案

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1、匀速圆周运动向心力的教案示例一、教学目标1.物理知识方面:(1)理解匀速圆周运动是变速运动;(2)掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系;(3)初步掌握向心力概念及计算公式。2.通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程,培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力。3.渗透科学方法的教育。二、重点、难点分析向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点,也是难点。通过生活实例及实验加强感知,突破难点。三、教具1.转台、小伞;2.细绳一端系一个小球(学生两人一组);3.向心力演示器。四、主要教学过程(一)引入新课演示:将一粉笔头分别

2、沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出,观察运动轨迹。复习提问:粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么?启发学生回答:速度方向与力的方向在同一条直线上,物体做直线运动;不在同一直线上,做曲线运动。进一步提问:在曲线运动中,有一种特殊的运动形式,物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示),称为圆周运动。请同学们列举实例。(学生举例教师补充)电扇、风车等转动时,上面各个点运动的轨迹是圆……大到宇宙天体如月球绕地球的运动,小到微观世界电子绕原子核的运动,都可看做圆周运动,它是一种常见的运动形式。提出问题:你在跑400m过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜

3、?铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道,为什么路面总是外侧高内侧低?可见,圆周运动知识在实际中是很有用的。引入:物理中,研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。板书:匀速圆周运动(二)教学过程设计思考:什么样的圆周运动最简单?引导学生回答:物体运动快慢不变。板书:1.匀速圆周运动物体在相等的时间里通过的圆弧长相等,如机械钟表针尖的运动。思考:匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢?(学生自由发言)板书:2.描述匀速圆周运动快慢的物理量(1)线速度:物体通过的圆弧长s与所用时间t的比值。当t很短,s很短,

4、即为某一时刻的瞬时速度。线速度其实就是物体做圆周运动的瞬时速度。当物体做匀速圆周运动时,各个时刻线速度大小相同,而方向时刻在改变。那么,线速度方向有何特点呢?演示:水淋在小伞上,同时摇动转台。观察:水滴沿切线方向飞出。思考:说明什么?师生分析:飞出的水滴在离开伞的瞬间,由于惯性要保持原来的速度方向,因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。板书:方向:沿着圆周各点的切线方向。如图3。(2)角速度:半径转过的角度φ所用时间的比值。如图4。(3)周期:质点沿圆周运动一周所用的时间。如:地球公转周期约365天,钟表秒针周期60s等,周期长,表示运动慢。(

5、角速度、周期可由学生自己说出并看书完成)板书:(师生共同完成)思考:物体做匀速圆周运动时,v、ω、T是否改变?(ω、T不变,v大小不变、方向变。)讲述:匀速周周运动是匀速率圆周运动的简称,它是一种变速运动。提出问题:匀速圆周运动是一种曲线运动,由物体做曲线运动的条件可知,物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用,这个合外力的方向有何特点呢?学生小实验(两人一组):线的一端系一小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动。小球质量很小(可用橡皮塞等替代),甩动时线速度尽量大,小球重力与拉力相比可忽略,以保证拉线近似在水平方向。观察并思考:①

6、小球受力?②线的拉力方向有何特点?③一旦线断或松手,结果如何?(提问学生后板书并图示)概括:要使物体做匀速圆周运动,必须使物体受到与速度方向垂直而指向圆心的力作用,故名向心力。板书:3.向心力:物体做匀速圆周运动所需要的力。提出问题:向心力的大小跟什么因素有关?(学生自己设想,用刚才的仪器做小实验,凭感觉粗略体验。学生经实验、讨论有了自己的看法后,自由发言。)演示实验(验证学生的设想):研究向心力跟物体质量m、轨道半径r、角速度ω的定量关系。提问:实验时能否让三个量同时变?保持两个量不变,使一个量变化。实验装置:向心力演示器。演示:摇动手柄,小球随

7、之做匀速圆周运动。提问:向心力由什么力提供?如何测量?小球向外压挡板,挡板对小球的反作用力指向转轴,提供了小球做匀速圆周运动的向心力,两力大小相等,同时小球压挡板的力使挡板另一端压缩套在轴上的弹簧,弹簧被压缩的格数可以从标尺中读出,即显示了向心力大小。演示内容:①向心力与质量的关系:ω、r一定,取两球使mA=2mB观察:(学生读数)FA=2FB结论:向心力F∝m②向心力与半径的关系:m、ω一定,取两球使rA=2rB观察:(学生读数)FA=2FB结论:向心力F∝r③向心力与角速度的关系:m、r一定,使ωA=2ωB观察:(学生读数)FA=4FB结论:向

8、心力F∝ω2归纳:综合上述实验结果可知:物体做匀速圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比,与半径成正比,与角速度的二次方成

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