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向心力与向心加速度教案
[教学知识与技能]
1、理解向心加速度和向心力的概念
2、知道向心力和向心加速度。通过实验探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系。
3、知道在变速圆周运动中,可用上述公式求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度。
4、能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力,通过实例认识向心力的作用及来源。 [过程与方法]
1、 学会有关圆周运动的分析方法,培养理论联系实际的能力。
2、 能从日常生活中发现与物理学有关的问题,并能从物理学的角度比较明确地表述发现问题。
3、 尝试经过思考发表自己的见解,尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的实际问题。 [情感态度与价值观]
1、 领略圆周运动的神奇和谐,发展对科学的好奇心与学习物理知识的求知欲。
2、 乐于探究日常生活中的圆周运动所隐藏的物理规律,有将物理知识应用于生产和生活的意识。 [教学重点]
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1、 理解向心力和向心加速的概念。
2、 知道向心力大小F=mrω2= mν2/r,向心加速度的大小a= rω2= ν2/r,并 能用来进行计算。 [教学难点]
1、 匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变,方向在时刻改变。
2、 理解向心力是按作用效果命名的效果力。 [教学方法]:
实验法、讲授法、归纳法、推理法 [ 教学用具]:
投影仪、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、铝球、细绳、印泥、白纸 [教学过程] 一、 引入新课 1、 设置情景
做”水流星”实验,并设下疑问:为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动,水不从杯里洒出,甚至杯子在竖直面内运动到最高点时,杯口已经朝下,水也不会从杯里洒出来?
2、 复习提问
⑴物体分别做直线运动、曲线运动时,所受的合外力F
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合与速度ν0存在什么关系?
⑵描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个?这几个物理量有什么特点?
3、 引入:由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变,所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。那么做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点?它的大小、方向各怎样呢?加速度有如何呢?本节课我们就来共同学习这个问题。 二、 新课教学 1、 概念 ⑴向心力 实验:
①、在光滑的水平玻璃板上做实验 a、用手击小球,使小球做圆周运动
b、当细铜丝从弹簧末端滑出时,小球沿着切线方向做匀速直线运动
引导学生讨论、分析:当小球还没滑出去时,小球做什么运动,受到哪几个力的作用,合力是什么,有什么作用? ②在光滑的玻璃板上套有一张白纸,同时将上述的小球沾上印泥,重复以上实验,把在纸上留下的运动轨迹展示给学生看,同样提问上述问题,并引导学生回答
③通过讨论得到:做匀速圆周运动的物体受到一个指向
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圆心的合力的作用,这个力叫向心力。 ⑵向心加速度
① 定义:做匀速圆周运动的物体在向心力作用下,必然要产生一个加速度,这个加速度叫向心加速度。 ② 方向:总是沿着半径指向圆心。 2、 向心力的大小
让学生猜想向心力大小与哪些因素有关? 实验研究F向与m、r、ω的关系 ⑴实验方法:控制变量法
⑵介绍向心力演示的构造和使用方法 实验过程
a:质量不同的钢球和铝球,当它们运动的半径r和角速度ω相同时,比较向心力的大小
b:两个质量相同的小球,保持运动半径相同,观察向心力与角速度之间的关系
c:两个质量相同的小球,保持小球运动的角速度相同,观察向心力的大小与运动半径之间的关系。 实验表格
二球相同的物理量 不同的物理量 观察结果 1 r、ω m m越大,F向越大 2 m、ω r r越大,F向越大 3 m、r ω ω越大,F向越大
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实验结论:F向随r、w、m的增大而增大
总结得到:向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系,且给出公式:F向=mrω2 3、向心加速度:a= rω2
向心力的大小还可以用F向=mν2/r来表达,同样向心加速度也可表示为 a=ν2/r
4、 速圆周运动的特点
⑴ν:大小不变,方向始终沿着各点的切线方向,是变速度
⑵F:大小不变,方向始终指向圆心,是变力
它的作用效果:只改变速度的方向,不改变速度的大小 ⑶a:大小不变,方向始终指向圆心,是变加速度 它是表示物体速度方向改变快慢的物理量 以上各点说明了匀速圆周运动是变加速运动 指出:当w一定时,a∝r 当v一定时,a∝1/r
5、接下来请同学们思考以下3个问题:
⑴系着绳子的小球在水平面上做匀速圆周运动,其圆心在哪里,受到几个力的作用?向心力是什么?
⑵系着绳子的小球在竖直平面上做匀速圆周运动,小球在最高点、最低点的受力情况如何?
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