《向心力》教学设计

一、教学目标

1.知识与技能

（1）知道什么是向心力，理解它是一种效果力。

（2）理解向心力公式的确切含义，并能用来进行简单的计算。

2.过程与方法

在验证向心力的表达式的过程中，体会控制变量法在解决问题中的作用。

3.情感态度与价值观

通过探究活动，使学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心。
二、重点难点

1.教学重点

（1）理解向心力的概念和公式的建立。（2）理解向心力的公式，并能用来进行计算。

2.教学难点  向心力的来源

三、教学过程

（一）引入新课

【教师活动】同学们，上节课我们学习了向心加速度，同学们复习一下向心加速度的表达式？
【学生活动】

【 教师活动】力是产生加速度的原因，那产生向心加速度的力叫什么？它具有什么特点呢？我们这节课就来一起探究这些问题。

（二）新课教学

一、向心力

1.向心力的概念及特点

【教师活动】观看动画“绳拉小球在桌面做匀速圆周运动”，分析小球受到的合力及特点。

【学生活动】思考并回答：方向指向圆周运动的圆心。

【教师活动】得出向心力的定义：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。

2.向心力的表达式的理论推导

【教师活动】大家初步认识向心力后，能不能根据所学的知识，从理论上推导向心力表达式？

【学生活动】在教师引导下根据向心加速度的表达式和牛顿第二定律推导：

因为,所以=

【教师活动】理论推导证明：）

3.实验验证（心力演示仪验证法）
【教师活动】逐一介绍向心力演示仪的构造和使用方法

（1）构造(略)——主要介绍各部分的名称

（2）使用方法：（学生参照说明书）
（3）实验原理（=，控制变量法）

①用m不同的钢球和铝球，使它们r和ω相同，观察并分析与m之间的关系.
②用两个m相同的小球，保持小球的ω相同，观察并分析与r之间的关系.

③用两个m相同的小球，保持小球的r相同，观察并分析与ω之间的关系

［学生活动］观察，设计表格，记录数据。

［总结归纳］在误差允许范围类，验证了向心力表达式的正确性。

4.感受向心力

【学生活动】学生手拉着细绳的一端，使带细绳的钢球在水平面内尽可能做匀速圆周运动。

动手体会拉力的大小与钢球的m、v、、T，r的关系。

【教师活动】那么我们如何感受向心力与m、v、、T、r之间的关系呢？

【学生活动】采用控制变量法，保持m、v、、T、r中的四个量不变，体会与剩下的一个量之间的关系。

【教师活动】大家体验后，感觉向心力与哪些物理量有什么样的关系？

【学生活动】质量m、半径r一定，线速度v越大，向心力越大；质量m、线速度v一定，半径r越大，向心力越大；质量m、半径r一定，周期T越大，向心力越小……

5.匀速圆周运动实例分析——向心力的来源
【教师活动】（1）轻绳栓一小球，在光滑水平面做匀速圆周运动。小球向心力的来源？（2）物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动，物体向心力的来源？

讨论：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块向心力的来源?

【学生活动】思考，受力分析，找来源。

【教师活动】请大家观看视频“摩天飞轮”，用刚才所学的知识解释游客为什么可以在空中旋转做匀速圆周运动？

【学生活动】思考，构建物理模型。

【教师活动】游客的运动形式可以简化成如右图的物理模型：圆锥摆

【教师活动】用铁架台下面悬挂的小球演示圆锥摆的运动。该向心力如何求？有哪些方法？需要哪些条件？

【学生活动】绳子的拉力和钢球的重力的合力提供向心力。方法：正交分解法；
向心力的大小为。在实际中可以用圆周运动的半径与小球距悬点的竖直高度的比值算出，用公式计算：F =mgtgθ=mg·r/h
即：mgtgθ=mg·r/h

二、变速圆周运动

【演示实验】释放单摆，让钢球摆动。观察钢球单方向的摆动过程。

【教师活动】小球绕着悬点做圆周运动，由于速度大小发生了变化，这是变速圆周运动。那么什么力提供小球做圆周运动的向心力？

【学生活动】在教师引导下对小球进行受力分析后得出：

【教师活动】那么重力的另一分量起着什么作用呢？

【学生活动】思考、讨论并回答：跟速度方向一致，起着改变速度大小的作用。

【学生活动】指向圆心的分力Fn始终与速度方向垂直，改变的是物体运动的速度方向。

【教师活动】仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动，同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速圆周运动。

（五）作业设计

1.观看视频“花样滑冰，发掘其中的运动的美和物理的关系。
2.课堂作业：课后2、4、5题