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教科版物理必修2《匀速圆周运动的向心力》精品教学课件
第二节 匀速圆周运动
的向心力和向心加速度
大弯中学物理组 陈森会
复 习 提 问
什么是匀速圆周运动
“匀速”的含义是什么？
那么，是怎样的力使物体做匀速圆周运动呢？
匀速圆周运动是变速曲线运动
变速曲线运动
运动状态改变
物体受到的合外力一定不为零
O
F
F
F
v
v
v
O
小球做匀速圆周运动，
分析其受到合外力：
结论： 做匀速圆运动的小球，合外力指向圆心，
与速度V垂直
新课导入
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向心力。
2.特点：方向始终与v垂直，指向圆心。
一、向心力
O
F
F
F
v
v
v
O
第一课时
匀速圆周运动的向心力
小球受哪些力？合外力有何特点？
想一想
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
看一看
3、向心力来源分析
O
G
FN
F
小球受力分析：
O
FN与G是一对平衡力，所以合力为F，即：向心力由绳子所产生的拉力提供。
向心力来源分析
G
T
F
θ
总结
向心力来源分析
向心力的来源：通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。
4、关于向心力的几点说明
（1）、向心力是根据力的作用效果来命名的，实际上不存在。在对物体进行受力分析时，一定不要在物体实际所受力的基础上再加一个向心力。
（2）.向心力的作用效果：只改变圆周运动的方向，而不改变速度的大小。
（3）.向心力是变力。向心力的方向时刻改变，故匀速圆周运动是在变力作用下的曲线运动。
【课堂练习】
请分析以下圆周运动的向心力的来源。
物体在碗内壁做匀速圆周
运动，碗的内表面光滑
物体随转盘一起绕轴做
匀速圆周运动
物体随圆柱体一起绕轴做
匀速圆周运动
两物体通过绳子相连，其中一物体在光滑的水平面上做匀速圆周运动
5、向心力的大小
【实验探究】影响向心力大小的因素
⑴在小球质量m和旋转半径r不变的条件下，改变角速度ω，多次体验手的拉力；
⑵在小球质量m和角速度ω不变的条件下，改变旋转半径r，多次体验手的拉力；
⑶在旋转半径r和角速度ω不变的条件下，改变小球质量m，多次体验手的拉力；
向心力演示仪
【实验现象】
⑴角速度ω相同，半径r相同，质量m越大，向心力越大；
⑵角速度ω相同，质量m相同，半径r越大，向心力越大；
⑶质量m相同，半径r相同，角速度ω越大，向心力越大；
——控制变量法
式中m是运动物体的质量，r是运动物体转动的半径，ω是转动的角速度。
式中v是物体圆周运动线速度的大小，T为圆周运动的周期。
精确的实验能表明，在统一使用国际单位制下，向心力的大小为 ：
由
得
由
得
【讨论】从 看，好象F 跟r成正比，从 看，好象F 跟r成反比。你如何认识这个问题？
总结：
1.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是 （ ）
A.物体除其他的力外还要受到—个向心力的作用
B.物体所受的合外力提供向心力
C.向心力是一个恒力
D.向心力的大小—直在变化
小试身手:
B
3.下列关于向心力的说法中正确的是（ ）
A.物体受到向心力的作用才可能做圆周运动
B.向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出
C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力
D.向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢
CD
3.用长短不同、材料相同的同样粗细的绳子各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，如图所示，则 ( )
C
A.两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断
B.两个小球以相同的角速度运动时，短绳易断
C.两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断
D.以上说法都不对
二、匀速圆周运动的加速度
【说明】
1、匀速圆周运动的加速度是由向心力产生的，其方向必定指向圆心，所以匀速圆周运动的加速度又称为向心加速度。
2、向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小。
3、向心加速度是变量，其方向是不断变化的。
当
向心力——向心力的大小
求汽车以速度v过半径为r 的拱桥时对拱桥的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
N
G
时汽车对桥的压力为零。
向心力——向心力的大小
求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？
N
G
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度越大对桥的压力越大。
例、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。
O‘
O
mg
T
F
小球受力：
竖直向下的重力G
沿绳方向的拉力T
小球的向心力：
由T和G的合力提供
解：
θ
L
小球做圆周运动的半径
由牛顿第二定律：
即：
R登陆21世纪教育 助您教考全无忧
向心力向心加速度教学设计
教材分析
本节内容是高中物理教学的难点之一，且与高二教材中的“磁场”一章密切相关。对向心力、向心加速度概念的理解以及对公式确切含义的理解是本课的难点。由圆周运动特点分析得出向心力的方向、向心力的概念。演示实验、课后“感受向心力”小实验的讨论，这些都有助于学生对公式的含义有明确地认识。
总之，本节着重从动力学的角度研究匀速圆周运动，围绕着向心力、向心加速度与哪些因素有关展开，在教学时围绕概念正确理解和应用。至于向心力的来源可以在下个课时着重讨论。
三维教学目标分析
（一）知识与技能
1、知道什么是向心力，理解匀速圆周运动的向心力大小不变，方向总是指向圆心；
2、知道向心力的来源；
3、知道匀速圆周运动的向心力的公式 ( http: / / www.chinesejy.com" \t "_blank )，会解答有关问题；
4、养成 ( http: / / chinesejy.com" \t "_blank )探究物理 ( http: / / www.chinesejy.com" \t "_blank )问题的习惯，养成 ( http: / / chinesejy.com" \t "_blank )观察实验的能力和分析综合能力。
（二）过程与方法
1、要通过对物体做圆周运动的实例进行分析入手，从而认识到：做圆周运动的物体都必须受到指向圆心的力的作用，由此理解向心力的概念；
2、通过充分讨论向心力来源、向心力大小可能与哪些因素有关，并设计 ( http: / / down." \t "_blank )实验进行探究活动；
3、能通过思考交流，体验探究与合作学习。
（三）情感态度与价值观
1、领略到物理就在自己的身边，体验自然界的奇妙与和谐，发展好奇心与求知欲；
2、在探究合作过程中，增强探究意识与合作意识，增强与人交流的意识；
3、养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯；
4、意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣；
5、在用实验得出结论的过程中，逐步树立严谨科学的实验态度和正确的认识观。
教学重点
①心力概念的教学
②明确向心力的意义、作用、公式及其变形。
教学难点
如何运用向心力的知识解释有关现象
教学方法
实验法、教授法、归纳推理法。
教学用具
向心力演示器、塑料小球和细绳
课时安排
1课时
教学过程
导入新课
复习导入
那么，是怎样的力使物体做圆周运动呢？
二．新课教学
㈠向心力
1、 向心力的定义
1、 向心力的特点
1、 向心力的来源分析
利用桌上的单摆小球，手执绳的一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。
观察小球运动情况、分析小球受力特点。
结合物体的运动效果分析：绳子的拉力提供其做圆周运动的向心力。
【模拟】用绳子拉着小球在水平面内做圆周运动，结合运动情况分析其向心力的来源
总结：向心力的来源：通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。
[过渡]
向心力的方向时刻在变，那大小呢？向心力的大小会与哪些因素有关？先让我们通过亲身体验来猜想一下。
[学生活动设计]
1、分组用细线拉小钢球、小木球让其在桌面上做匀速圆周运动，改变小球的转速，细线的长度多做几次。由自己的感觉猜测向心力的大小与哪些因素有关。
2、让学生做课本图4－17的实验，体验向心力。
[猜测结论归纳]
向心力的大小可能与物体的质量、角速度、线速度、半径有关。
[过渡]
那么猜想是否正确呢？它们之间定量的关系又会怎样？下面通过实验进行检验（控制变量法）。
[演示]
逐一介绍向心力演示器的构造和使用方法（所需的向心力由挡板来提供）。
首先对照图片和实物来认识实验仪器，①转动手柄，用手摇动就带动②、③变速塔轮转动，塔轮有3层，第一层塔轮左右半径相等，第二层塔轮半径之比为2：1，地三层塔轮半径之比为4：1，塔轮上面有一个长槽和一个短槽，长槽的上面有两个小档片，第一个档片到圆心的长度为第二个档片到圆心长度的一半，等于短槽上的档片到圆心的长度，我们对小档片施加一个力可以看到，通过⑥横臂的杠杆作用使弹簧测力筒⑦下降，从而露出标尺⑧，标尺上露出的红白相间等分格子数可以显示力的大小，现在我们把小球放在槽上，然后匀速转动手柄，使小球做匀速圆周运动，如果没有档板，小球会飞出，所以小球的向心力有档板对小球的弹力提供，而同时小球会给档板一个同样大小的力，这个力的大小又通过红白格子表现出来，所以两球向心力的大小的比值就能得出。
操作方法：
用质量不同的钢球和铝球，使它们的运动半径和角速度相同，观察并分析向心力与物体质量之间的关系。
用两个质量相同的小球，保持小球转动的半径相同，观察并分析向心力与角速度之间的关系。
用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察并分析向心力与运动半径之间的关系。
[总结归纳]
大家的猜想正确
具体关系
r、ω相同，m1：m2=F1：F2=1：2
m、r相同，ω1：ω2=1：2 F1：F2=1：4
m、ω相同，r1： r2= F1：F2=1：2
当m、r、ω都采用国际单位制时，我们能得到向心力的定量计算公式F=mrω2，将公式ω=v/r代入可以得到向心力的另一表达式F=mv /r。
三、小结
本节从力的角度研究了匀速圆周运动，知道了向心力的概念、特点、作用效果，以及各种情况向心力的来源，并通过实验研究了向心力的大小。
四、作业
复习本节、预习下节
《名校课堂》 课时2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度（一）。
观察日常生活所见的匀速圆周运动并用今天所学的知识去解释。
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向心力教学反思
“匀速圆周运动的向心力”是教科版高中物理必修二第二章第二节第一课时的内容，具有呈上启下的作用。面对新课程改革的要求，本节内容将情景创设策略、探究引导策略和自主学习探究式策略相结合。这节课强调的是学生的一种参与和体验，具体到探究的设计，我在强调“过程性”的前提下，总体把握好了这样几个问题：
1、 导学生利用已经掌握的知识去分析、解决问题，从而挖掘出新知识----体现在新课引入之处和向心力来源分析之处。
2、 让学生通过小组合作、探究、实际感受、定性判断向心力的大小，然后再利用向心力演示仪定量的探究向心力的大小。
3、 根据本校学生的学情，在利用向心力演示仪研究向心力与质量、角速度及半径之间关系时，详细介绍向心力演示仪的工作原理，从而有助于学生理解实验结果。
不足之处：作为新老师，对课堂的掌控能力还有待提高，还需要进一步加强与学生的互动，让学生更加积极主动的去探索。
是我的教学反思，不足之处，敬请指正，不胜感激！
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《匀速圆周运动的向心力与向心加速度》说课稿
一、教材分析
本节课是高一教科版物理必修2第二章第二节，本教案是关于第一课时向心力的内容。本节内容是高中物理教学的难点之一，且与高二教材中的“磁场”一章密切相关。对向心力、向心加速度概念的理解以及对公式确切含义的理解是本课的难点。由圆周运动特点分析得出向心力的方向、向心力的概念。演示实验、课后“感受向心力”小实验的讨论，这些都有助于学生对公式的含义有明确地认识。
二、学情分析
1、本节课针对的学生是本校高一的学生，在前面学习了物体做曲线运动的条件，学习了对圆周运动的描述，切向力和法向力的作用，而且在必修1中也学习了牛顿运动定律。这节课作为这些知识的综合应用的具体例子，通过分析理解向心力的概念，掌握向心力的来源，通过实验得出向心力大小的公式。
2、本校学生已经进行来一学期的小组合作探究式学习，有利于本节课小组合作定性的探究向心力的大小
3、学生好奇心强，具有较强的探究欲望
针对本节课教材特点及学情，特制定本节课的三维教学目标如下：
二、教学目标分析
（一）知识与技能
1、知道什么是向心力，理解匀速圆周运动的向心力大小不变，方向总是指向圆心；
2、知道向心力的来源；
3、知道匀速圆周运动的向心力的公式 ( http: / / www.chinesejy.com" \t "_blank )，会解答有关问题；
4、养成 ( http: / / chinesejy.com" \t "_blank )探究物理 ( http: / / www.chinesejy.com" \t "_blank )问题的习惯，养成 ( http: / / chinesejy.com" \t "_blank )观察实验的能力和分析综合能力。
（二）过程与方法
1、要通过对物体做圆周运动的实例进行分析入手，从而认识到：做圆周运动的物体都必须受到指向圆心的力的作用，由此理解向心力的概念；
2、通过充分讨论向心力来源、向心力大小可能与哪些因素有关，并设计 ( http: / / down." \t "_blank )实验进行探究活动；
3、能通过思考交流，体验探究与合作学习。
（三）情感态度与价值观
1、领略到物理就在自己的身边，体验自然界的奇妙与和谐，发展好奇心与求知欲；
2、在探究合作过程中，增强探究意识与合作意识，增强与人交流的意识；
3、养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯；
4、意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣；
5、在用实验得出结论的过程中，逐步树立严谨科学的实验态度和正确的认识观。
三、教学策略选择与设计
·情景创设策略：运用生活中与教学内容相关的情景，设计问题，设计物理实验，组织教学内容，提出有启发性的引申问题，激发学生的学习兴趣，积极地参与到实验验证、实验猜想、探究规律的学习当中。
·探究引导策略：探讨式学习；教师启发引导
·自主合作探究式学习策略：建立小组讨论、交流、合作的课堂氛围
五、教学资源与工具设计
·教科版新课标教材高中物理必修2
·相关实验器材，单摆小球、向心力演示器、钢球、铝球。
·专门为本课设计的多媒体课件
·多媒体教室
六、教学过程
导入新课
复习导入
那么，是怎样的力使物体做圆周运动呢？
二．新课教学
㈠向心力
1、 向心力的定义
2、 向心力的特点
3、 向心力的来源分析
利用桌上的单摆小球，手执绳的一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。
观察小球运动情况、分析小球受力特点。
结合物体的运动效果分析：绳子的拉力提供其做圆周运动的向心力。
【模拟】用绳子拉着小球在水平面内做圆周运动，结合运动情况分析其向心力的来源
总结：向心力的来源：通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。
[过渡]
向心力的方向时刻在变，那大小呢？向心力的大小会与哪些因素有关？先让我们通过亲身体验来猜想一下。
[学生活动设计]
1、分组用细线拉小钢球、小木球让其在桌面上做匀速圆周运动，改变小球的转速，细线的长度多做几次。由自己的感觉猜测向心力的大小与哪些因素有关。
2、让学生做课本图4－17的实验，体验向心力。
[猜测结论归纳]
向心力的大小可能与物体的质量、角速度、线速度、半径有关。
[过渡]
那么猜想是否正确呢？它们之间定量的关系又会怎样？下面通过实验进行检验（控制变量法）。
[演示]
逐一介绍向心力演示器的构造和使用方法（所需的向心力由挡板来提供）。
首先对照图片和实物来认识实验仪器，①转动手柄，用手摇动就带动②、③变速塔轮转动，塔轮有3层，第一层塔轮左右半径相等，第二层塔轮半径之比为2：1，地三层塔轮半径之比为4：1，塔轮上面有一个长槽和一个短槽，长槽的上面有两个小档片，第一个档片到圆心的长度为第二个档片到圆心长度的一半，等于短槽上的档片到圆心的长度，我们对小档片施加一个力可以看到，通过⑥横臂的杠杆作用使弹簧测力筒⑦下降，从而露出标尺⑧，标尺上露出的红白相间等分格子数可以显示力的大小，现在我们把小球放在槽上，然后匀速转动手柄，使小球做匀速圆周运动，如果没有档板，小球会飞出，所以小球的向心力有档板对小球的弹力提供，而同时小球会给档板一个同样大小的力，这个力的大小又通过红白格子表现出来，所以两球向心力的大小的比值就能得出。
操作方法：
用质量不同的钢球和铝球，使它们的运动半径和角速度相同，观察并分析向心力与物体质量之间的关系。
用两个质量相同的小球，保持小球转动的半径相同，观察并分析向心力与角速度之间的关系。
用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察并分析向心力与运动半径之间的关系。
[总结归纳]
大家的猜想正确
具体关系
r、ω相同，m1：m2=F1：F2=1：2
m、r相同，ω1：ω2=1：2 F1：F2=1：4
m、ω相同，r1： r2= F1：F2=1：2
当m、r、ω都采用国际单位制时，我们能得到向心力的定量计算公式F=mrω2，将公式ω=v/r代入可以得到向心力的另一表达式F=mv /r。
三、小结
本节从力的角度研究了匀速圆周运动，知道了向心力的概念、特点、作用效果，以及各种情况向心力的来源，并通过实验研究了向心力的大小。
四、作业
复习本节、预习下节
《名校课堂》 课时2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度（一）。
观察日常生活所见的匀速圆周运动并用今天所学的知识去解释。
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