高中物理第5章曲線運(yùn)動(dòng)第6節(jié)向心力教案新人教版必修2

向心力教材解析的公式，并用圓錐擺實(shí)驗(yàn)來考據(jù)向心力的表達(dá)式，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

爾后經(jīng)過牛頓第二定律推導(dǎo)向心力理論與實(shí)踐相結(jié)合， 讓學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)之美教材中的“做一做”經(jīng)過思疑向心力可否只能改變速度的大小力的特點(diǎn)和關(guān)系， 運(yùn)動(dòng)形式也從勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)行到變速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)。教材在這里將矢量的獨(dú)立性原理應(yīng)用于解析變速圓周運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理等） 。

進(jìn)一步明確合力和向心進(jìn)而擴(kuò)展到一般曲線運(yùn)（包括運(yùn)動(dòng)的合成與分解、 力這是圓周運(yùn)動(dòng)中很重要的一節(jié)，教師要善于利用已有知識(shí)讓學(xué)生自己著手推導(dǎo)向心力公式和進(jìn)行正確的受力解析，進(jìn)而獲得求向心力的思路和方法。學(xué)生不但要學(xué)會(huì)從線速度、角速度、周期等物理量來求向心力，還要會(huì)從實(shí)質(zhì)，（即從物體受力解析角度）求向心力的本源，并靈便運(yùn)用力的獨(dú)立性原理來理解物體做一般曲線運(yùn)動(dòng)的原因。授課目的理解向心力的見解、公式及物理意義。認(rèn)識(shí)變速圓周運(yùn)動(dòng)的見解及受力特點(diǎn)。過程與方法自覺地將牛頓第二定律運(yùn)用于圓周運(yùn)動(dòng)。感情、態(tài)度與價(jià)值觀在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)解析、解決問題的能力，提高思想水平。重、難點(diǎn)重點(diǎn)：理解向心力的見解和公式難點(diǎn)：掌握相關(guān)向心力的本源和相關(guān)特點(diǎn)授課方案導(dǎo)入新課

an v

rr 42

，引入向心力的概經(jīng)過復(fù)習(xí)上一節(jié)向心加速度的定義和公式：

22r T ．．．一、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力向心力為物體所受的合外力，即： F Fn方向：向來與速度方向垂直，即向來沿半徑方向指向圓心。3.大?。?n 2F F ma mv2 mrm 43.大小： n 2r T2引導(dǎo)學(xué)生用圓錐擺大概考據(jù)向心力的表達(dá)式（1）創(chuàng)立勻速圓周運(yùn)動(dòng)的情境（2）設(shè)計(jì)測量的計(jì)算方法（設(shè)疑并思慮） ①怎樣求物體的向心力及其合力？②怎樣測相關(guān)的物理量測量方法）

（實(shí)驗(yàn)器材、（3）測量并計(jì)算物體所受的合力Fmgtan

r（其中tan ）h（4）測量并計(jì)算物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力42 2Fn mv 或Fn m 2rr T（5）將F和Fn 進(jìn)行比較（6）得出結(jié)論：FFn注意事項(xiàng)：（1）小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不能夠接觸紙面，否則則不是圓錐擺（2）為減少誤差，測量周期 T時(shí)用秒表測出 n圈的總時(shí)間 t，則T tn（3）h為懸點(diǎn)到軌道面的豎直高度，即運(yùn)動(dòng)小球的球心距懸點(diǎn)的豎直高度， ，而非懸點(diǎn)距紙面的高度。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思慮生活中常有的圓周運(yùn)動(dòng)的向心力本源（多媒體課件）（1）月球圍繞地球公轉(zhuǎn) （2）彎道跑 （3）花式滑冰（4）車輛轉(zhuǎn)彎等說明：（1）向心力是按收效命名，而非額外所受一個(gè)力，受力解析不能夠畫這個(gè)力（2）勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力合外力（3）向心力是變力，方向向來指向圓心（4）物體所受的合外力。思慮：（如圖）一物塊隨水平轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，解析其向心力的本源。 有同學(xué)認(rèn)為，物塊m有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢，故靜摩擦力的方向與相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反， 即向后，而不是與運(yùn)動(dòng)方向垂直，因此向心力不能能是靜摩擦力。這種見解對么？FNF靜mg靜rfB）O解析：

BB vt vtr tan r O如圖： r

，而 ，當(dāng)很小時(shí)， tan

，故 、B、A共線，即物塊的相對運(yùn)動(dòng)趨勢是沿半徑向外，因此靜摩擦力沿半徑指向圓心。二、變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力

。．．．．．．mv2nF Fn徑大小： r（變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力不是合外力，而是合外力沿半徑方向的分力。 ）Ftv vF合Ft FnFnO OF合（引導(dǎo)學(xué)生思慮兩個(gè)分力的作用）t切向力F ：垂直半徑方向的分力，產(chǎn)生切向加速度，只改變速度的大小tn向心力F ：沿著半徑方向指向圓心的分力，產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的方三、一般曲線運(yùn)動(dòng)n在現(xiàn)實(shí)生活中，我們所見到的運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，般曲線運(yùn)動(dòng)。．．．．．（引導(dǎo)學(xué)生思慮）這種曲線運(yùn)動(dòng)各個(gè)地方的波折程度不同樣，我們該怎樣研究？r 2

能夠稱為一．r1課堂小結(jié)：向心力：（1）

2 4 2m 2 rFFn ma mv rm2r T（2）向心力是收效勞（3）

2F mv2

mr 4m2m合 n 2 rr T2的分力改變速度方向（供應(yīng)向心力）

切向的分力改變速度大小， 半徑方向板書設(shè)計(jì)6節(jié)向心力一、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力定義方向大小向心力的本源定義條件向心力的本源三、一般曲線運(yùn)動(dòng)授課方案反思向心力是比較抽象的見解， 學(xué)生不太簡單理解， 在授課方案時(shí)應(yīng)盡量采用一些生活中的現(xiàn)象和事例幫助其理解。 本設(shè)計(jì)主若是經(jīng)過多媒體顯現(xiàn)， 讓學(xué)生解析生活中的圓周運(yùn)動(dòng)中向心力的根源，加深對向心力和合外力關(guān)系的理解， 并把力的獨(dú)立性原理應(yīng)用于理解變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)， 教師應(yīng)盡可能多地讓學(xué)生多思慮多談?wù)摚?．實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)

充分表現(xiàn)以學(xué)生為主體的授課三維目標(biāo)知識(shí)與技術(shù)

理念。知道平拋運(yùn)動(dòng)的條件及相應(yīng)控制方法；知道用實(shí)驗(yàn)獲得平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法；知道判斷運(yùn)動(dòng)軌跡可否為拋物線的方法；知道測量初速度時(shí)需要測量的物理量；過程與方法觀察現(xiàn)象→初步解析→猜想實(shí)驗(yàn)研究→得出規(guī)律→重復(fù)實(shí)驗(yàn)→鑒別結(jié)論→追求一致；利用已知的直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，浸透物理學(xué) “化曲為直”“化繁為簡”的方法及“等效代換”正交分解”的思想方法；在實(shí)驗(yàn)授課中，進(jìn)行控制的思想方法的教育：從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、裝置、操作到數(shù)據(jù)處理，所有環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行多方面實(shí)驗(yàn)思想的教育， “實(shí)驗(yàn)的精髓在于控制”的思想，在乎拋物體實(shí)驗(yàn)中特別突出。 如裝置中斜槽尾端應(yīng)保持水平的控制； 木板要豎直放置的控制； 操作上等。

在測量小球地址時(shí)對實(shí)驗(yàn)誤差的控制感情、態(tài)度與價(jià)值觀經(jīng)過重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)， 進(jìn)行共性解析、 歸納分類，達(dá)到鑒別結(jié)論的教育目的， 同時(shí)還能夠進(jìn)理論聯(lián)系實(shí)質(zhì)的教育。授課重點(diǎn)授課難點(diǎn)1．平拋運(yùn)動(dòng)的條件及相應(yīng)控制方法；2．用實(shí)驗(yàn)獲得平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法。授課方法研究、實(shí)驗(yàn)。教具準(zhǔn)備授課過程［新課導(dǎo)入］上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了平拋運(yùn)動(dòng)的理論知識(shí)， 本節(jié)課我們經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步研究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，解析平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度等。［新課授課］在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們第一想法描繪某物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡， 爾后經(jīng)過這個(gè)軌跡研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。現(xiàn)在假定已經(jīng)用某種方法獲得了一個(gè)物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，以進(jìn)行哪些研究。一、判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是否是拋物線

我們看一看可2x軸上作出等距離的幾個(gè)點(diǎn)2

A A A、、、、＝由1 2 、、、、＝由

把線段

1的長度記為 ，那么1

＝2、

3 O x31 23OA l

OA l

OAl A A h MA 向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點(diǎn)記為 、、 13M 若是軌跡的確是一條拋物線，3

4h1 1 2 3 M、M、M 1 1 2 3 y坐標(biāo)與x坐標(biāo)間的關(guān)系應(yīng)該擁有

y＝

2的形式（a是一個(gè)待定的常量）

。 9hM3M

y坐標(biāo)，代入y＝

2 中求出常量a式。

y 測量其他幾個(gè)點(diǎn)的 x、y坐標(biāo)。怎樣經(jīng)過這些測量值來判斷這條曲線是否是一條拋物線？A1

A、A2

向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)分別為

h、4h、9h 二、計(jì)算平拋物體的初速度

y＝ax2，則說明軌跡的形狀是拋物線。本實(shí)驗(yàn)的要求不高， 能夠不考慮空氣阻力的作用。 這樣，拋體在豎直方向只碰到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于 g，它的y坐標(biāo)的變化吻合勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：1 2y= gt依照曲線上某點(diǎn)的縱坐標(biāo)能夠計(jì)算出時(shí)間 t。為了獲得拋體的初速度，還需要測量什么量？進(jìn)行怎樣的計(jì)算？做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，若曲線上該點(diǎn)的橫坐標(biāo)為 x，則有x＝vt00聯(lián)立解得： v =x g02y三、實(shí)驗(yàn)操作法，也能夠自己設(shè)計(jì)其他方法。【參照事例】要獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡， 有多種實(shí)驗(yàn)方法， 以下事例可供選擇， 也能夠在這些事例啟示自行設(shè)計(jì)或改裝，形成自己的實(shí)驗(yàn)方案。鋼球從斜槽上滾下，沖過水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)。每次都使鋼球在斜槽上同一地址滾下，鋼球在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡就是必然的。想法用鉛筆描出小球經(jīng)過的地址。經(jīng)過多次獲得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。到筆尖，就說明地址找對了?！緦?shí)驗(yàn)器材】方木板，白紙，圖釘，斜槽軌道 (附擋球板和重垂線度 )，小鋼球，鉛筆，刻尺?！緦?shí)驗(yàn)步驟】①將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，③實(shí)驗(yàn)前要檢查木板可否水平，使槽尾端線O點(diǎn)的切 選水平。 定②用圖釘把坐標(biāo)紙釘在豎直的木板上， 斜槽固準(zhǔn)時(shí)要用重垂線檢查坐標(biāo)紙上的豎線可否 尾豎直。 端所在的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) O，從坐標(biāo)原點(diǎn)O畫出豎直向下的yx軸。④使小球由斜槽的某一固定地址自由滾下，

yx并由O點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)。 先用眼睛大概地確定做平拋運(yùn)動(dòng)的小球在某一

x值處的y值。爾后使小球從開始時(shí)的地址滾下， 在大概確定的地址周邊，用鉛筆較正確地確定小球經(jīng)過的地址，并在坐標(biāo)紙上記下這一點(diǎn)。⑤依次改變 x的值，用同樣的方法確定其他各點(diǎn)的地址。⑥取下坐標(biāo)紙，依照記下的一系列地址，用圓滑的曲線畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。⑦在軌跡上采用幾個(gè)不同樣的點(diǎn)，測出它們的橫坐標(biāo)x和縱坐標(biāo)y，依照重力加速度 g的g0數(shù)值，利用公式v0

=x 算出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，最后算出V0V2y

的平均值?！居涗浖皵?shù)據(jù)辦理】g＝ m/s 2。2y選點(diǎn)編號(hào) x y t=g

0 012345【注意事項(xiàng)】①固定斜槽時(shí)，要保證斜槽尾端切線呈水平，使小球能牢固地停在槽口周邊；②小球每次要從槽中同一地址由靜止?fàn)顟B(tài)開始滾下，可利用擋球板固定在合適地址。點(diǎn)應(yīng)能使小球從坐標(biāo)紙的左上方進(jìn)入，從右下方出去，充分利用坐標(biāo)紙；

釋放的地③教材中坐標(biāo)原點(diǎn)選在槽口地址，實(shí)質(zhì)上坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)為槽口尾端上方球圓心處；④計(jì)算小球的初速度時(shí)，應(yīng)選距拋出點(diǎn)稍遠(yuǎn)一些的點(diǎn)為宜，以便于測量和計(jì)算。⑤描軌跡時(shí)，圓滑 應(yīng)使的曲線過多數(shù)點(diǎn)，且使不能夠在曲線上的點(diǎn)盡可能對稱分布在曲線兩側(cè)。水平，且水平端加接一段更細(xì)的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出， 在空中形成波折的細(xì)水柱， 它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 想法把它描在背后的紙上就能進(jìn)行解析辦理了。插入瓶中的另一根細(xì)管的作用，是保持從噴嘴射出水流的速度，使其不隨瓶內(nèi)水面的下降而減小。這是由于該管上端與空氣相通， A處水的壓強(qiáng)始終等于大氣壓，不受瓶內(nèi)水面高低的影響。因此，在水面降到 A處以前的長一段時(shí)間內(nèi)，都能夠獲得牢固的細(xì)水柱。用數(shù)碼照相機(jī)或數(shù)碼攝像機(jī)記錄平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。數(shù)碼相機(jī)大多擁有攝像功能，每秒鐘拍攝約 15幀照片。能夠用它拍攝小球從水平桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)的幾張連續(xù)照片。 若是用數(shù)學(xué)課上畫函數(shù)圖象的方格黑板做背景依照照片上小球的地址在方格紙上畫出小球的軌跡。

就可以由于相鄰兩幀照片間的時(shí)間間隔是相等的，很簡單判斷小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)在水平方向上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)?！菊f一說】

只要測量相鄰