第一篇：高中物理新課標(biāo)人教版必修2優(yōu)秀教案： 向心力

向心力 整體設(shè)計

向心力是本節(jié)教學(xué)的重點，由向心加速度和牛頓第二定律引入向心力是教材所用的方法，這與以前的先學(xué)習(xí)向心力再學(xué)習(xí)向心加速度有所不同.學(xué)生對于向心力的理解不是很清楚，本節(jié)重點突出了向心力的理解及向心力在圓周運動中的作用.而向心力概念的學(xué)習(xí)，應(yīng)及時強調(diào)指出，向心力是根據(jù)力的效果命名的，而不是根據(jù)力的性質(zhì)命名的，它不是重力、彈力、摩擦力等以外的特殊力，而是做勻速圓周運動的質(zhì)點受到的合外力，沿著半徑指向圓心，它的方向時刻改變.本節(jié)的難點是運用向心力、向心加速度知識解釋有關(guān)現(xiàn)象，處理有關(guān)問題.在學(xué)習(xí)時可以讓學(xué)生認(rèn)識實例：用細(xì)線系著的小球在水平面上做勻速圓周運動或是一些生活中的實例讓學(xué)生體驗或觀察，從而引入向心力概念.教學(xué)重點

向心力概念的建立及計算公式的得出及應(yīng)用.教學(xué)難點

向心力的來源.時間安排

1課時

三維目標(biāo) 知識與技能

1.理解向心力的概念.2.知道向心力大小與哪些因素有關(guān).理解公式的確切含義，并能用來計算.3.會根據(jù)向心力和牛頓第二定律的知識分析和討論與圓周運動相關(guān)的物理現(xiàn)象.過程與方法

1.通過向心力概念的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法.2.體會物理規(guī)律在探索自然規(guī)律中的作用及其運用.情感態(tài)度與價值觀

1.經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，領(lǐng)略實驗是解決物理問題的一種基本途徑，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度.2.通過探究活動，使學(xué)生獲得成功的喜悅，提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣和自信心.3.通過向心力和向心加速度概念的學(xué)習(xí)，認(rèn)識實驗對物理學(xué)研究的作用，體 會物理規(guī)律與生活的聯(lián)系.課前準(zhǔn)備

細(xì)桿、細(xì)繩（2）、小球、直尺、秒表、盛水的透明小桶.教學(xué)過程

導(dǎo)入新課

情景導(dǎo)入

前面兩節(jié)課，我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運動的運動學(xué)特征，知道了如何描述圓周運動.知道了什么是向心加速度和向心加速度的計算公式，這節(jié)課我們再來學(xué)習(xí)物體做圓周運動的動力學(xué)特征.觀察下面幾幅圖片，并根據(jù)圖做水流星實驗，讓學(xué)生自己體驗實驗中力的變化，考慮一下為什么做圓周運動的物體沒有沿著直線飛出去而是沿著一個圓周運動.前三幅圖可以看出物體之所以沒有沿直線飛出去是因為有繩子在拉著物體，而第四幅圖是太陽系各個行星繞太陽做圓周運動是由于太陽和行星之間有引力作用，是太陽和行星之間的引力使各個行星繞太陽在做圓周運動.如果沒有繩的拉力和太陽與行星之間的引力，那么這些物體就不可能做圓周運動，也就是說做勻速圓周運動的物體都會受到一個力，這個力拉著物體使物體沿著圓形軌道在運動，我們把這個力叫做向心力.復(fù)習(xí)導(dǎo)入

復(fù)習(xí)舊知

1.向心加速度：做勻速圓周運動的物體，加速度指向圓心，這個加速度稱為向心加速度.2.表達(dá)式：an=v2r=rω.23.牛頓第二定律：物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同.表達(dá)式：F=ma.推進(jìn)新課

一、向心力

通過剛才的學(xué)習(xí)我們知道了向心力和向心加速度具有相同的方向，都指向圓心，而且物體是在向心力的作用下做圓周運動，因此我們根據(jù)牛頓第二定律可知向心力的大小為： Fn=m an=m實驗探究

演示實驗(驗證上面的推導(dǎo)式)：研究向心力跟物體質(zhì)量m、軌道半徑r、角速度ω的定量關(guān)系.實驗裝置：向心力演示器 v2R=m rω2=mr（2?T)2.演示：搖動手柄，小球隨之做勻速圓周運動.①向心力與質(zhì)量的關(guān)系：ω、r一定，取兩球使mA=2mB,觀察：(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB,結(jié)論：向心力F∝m.②向心力與半徑的關(guān)系：m、ω一定，取兩球使rA=2rB,觀察：(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB,結(jié)論：向心力F∝r.③向心力與角速度的關(guān)系：m、r一定，使ωA=2ωB,觀察：(學(xué)生讀數(shù))FA=4FB,結(jié)論：向心力F∝ω2.歸納總結(jié)：綜合上述實驗結(jié)果可知：物體做勻速圓周運動需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比.但不能由一個實驗、一個測量就得到定論，實際上要進(jìn)行多次測量，大量實驗，但我們不可能一一去做.同學(xué)們由剛才所做的實驗得出：m、r、ω越大，F(xiàn)越大；若將實驗稍加改進(jìn)，如教材中所介紹的小實驗，加一彈簧秤測出F，可粗略得出結(jié)論(要求同學(xué)回去做).我們還可以設(shè)計很多實驗都能得出這一結(jié)論，說明這是一個帶有共性的結(jié)論.測出m、r、ω的值，可知向心力大小為：F=mrω.二、實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力表達(dá)式

原理：如圖所示，讓細(xì)繩擺動帶動小球做圓周運動，逐漸增大角速度直到繩剛好拉直，用秒表測出n轉(zhuǎn)的時間t，計算出周期T，根據(jù)公式計算出小球的角速度ω.用刻度尺測出圓半徑r和小球距懸點的豎直高度h,計算出角θ的正切值.向心力F=mgtanθ,測出數(shù)值驗證公式mgtanθ=mrω.22課堂訓(xùn)練

1.下列關(guān)于向心力的說法中，正確的是（）A.物體由于做圓周運動產(chǎn)生了一個向心力

B.做勻速圓周運動的物體，其向心力為其所受的合外力 C.做勻速圓周運動的物體，其向心力不變 D.向心加速度決定向心力的大小

2.有長短不同、材料相同的同樣粗細(xì)的繩子，各拴著一個質(zhì)量相同的小球在光滑水平面上做勻速圓周運動，那么（）

A.兩個小球以相同的線速度運動時，長繩易斷 B.兩個小球以相同的角速度運動時，長繩易斷 C.兩個球以相同的周期運動時，短繩易斷 D.不論如何，短繩易斷

3.A、B兩質(zhì)點均做勻速圓周運動，mA∶mB=RA∶RB=1∶2，當(dāng)A轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)時，B正好轉(zhuǎn)45轉(zhuǎn)，則兩質(zhì)點所受向心力之比為多少？ 參考答案：1.B 2.B 3.解答：設(shè)在時間t內(nèi)，nA=60轉(zhuǎn)，nB=45轉(zhuǎn),質(zhì)點所受的向心力F=mωR=m(F∝mn2R 所以FAFB?mAnARAmBnRB2B2

22?nt)·R，t相同，2?12?604522?12?49.討論交流

1.根據(jù)我們前面的學(xué)習(xí)，大家討論生活中你所遇到的圓周運動中是哪些力在提供向心力.強調(diào)：向心力不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為某種性質(zhì)的力來命名的.它是從力的作用效果來命名的，凡是產(chǎn)生向心加速度的力，不管是屬于哪種性質(zhì)的力，都是向心力.2.由物體做曲線運動的條件可知，物體必定受到一個與它的速度方向不在同一條直線上的合外力作用，勻速圓周運動是一種曲線運動，勻速圓周運動合外力的方向有何特點呢？

勻速圓周運動速率不變，方向始終垂直半徑，說明合外力不會使速度大小發(fā)生變化，只改變速度方向，勻速圓周運動合外力的方向始終指向圓心.三、變速圓周運動和一般曲線運動

問題：前面我們學(xué)習(xí)了加速度，做直線運動的物體其加速度可以改變物體運動的快慢，現(xiàn)在我們又學(xué)習(xí)了向心加速度，那么向心加速度是否也改變物體運動速度的大小？ 討論交流

根據(jù)剛才我們的實驗（驗證向心力表達(dá)式的實驗）可知，向心加速度并不能改變物體運動速度的大小，而是在改變物體運動的方向.我們在這個實驗中可以感受到，如果要使物體的速度不斷增大，我們對物體施加的力就不能保持始終指向圓心，而是與向心力的方向有一個角度.根據(jù)力F產(chǎn)生的效果可以把力F分解成兩個相互垂直的兩個分力：一個是指向圓心的產(chǎn)生向心加速度的向心力;另一個是沿圓周的切線方向的分力，這個力沿圓周切線方向產(chǎn)生加速度，這個加速度使物體的速度不斷變大.因此這個運動不能是勻速圓周運動，而是變速圓周運動.也就是說變速圓周運動既有指向圓心的向心加速度，還有沿圓周切線方向的加速度，稱為切向加速度.做變速圓周運動的物體所受的力

曲線運動：物體的運動軌跡不是直線也不是圓周的曲線運動.對于這樣的運動盡管曲線的各個地方的彎曲程度不同，我們在研究時可以把這條曲線分成許多極短的小段，每一小段可以看作是一段圓弧.這些圓弧的彎曲程度不同，可以表示為有不同的半徑，這樣在分析質(zhì)點運動時，就可以采用圓周運動的分析方法來處理問題了.一般的曲線可以分為很多小段，每段都可以看作一小段圓弧，各段圓弧的半徑不一樣 課堂訓(xùn)練

1.如圖所示，在光滑的水平面上釘兩個釘子A和B，相距20 cm.用一根長1 m的細(xì)繩，一端系一個質(zhì)量為0.5 kg的小球，另一端固定在釘子A上.開始時球與釘子A、B在一條直線上，然后使小球以2 m/s的速率開始在水平面內(nèi)做勻速圓周運動.若繩子能承受的最大拉力為4 N，那么從開始到繩斷所經(jīng)歷的時間是多少?

解析：球每轉(zhuǎn)半圈，繩子就碰到不作為圓心的另一個釘子，然后再以這個釘子為圓心做勻速圓周運動，運動的半徑就減小0.2 m，但速度大小不變（因為繩對球的拉力只改變球的速度方向）.根據(jù)F=mv2/r知，繩每一次碰釘子后，繩的拉力（向心力）都要增大，當(dāng)繩的拉力增大到Fmax=4 N時，球做勻速圓周運動的半徑為rmin，則有 Fmax=mv2/rmin

22rmin=mv/Fmax=（0.5×2/4）m=0.5 m.繩第二次碰釘子后半徑減為0.6 m，第三次碰釘子后半徑減為0.4 m.所以繩子在第三次碰到釘子后被拉斷，在這之前球運動的時間為： t=t1+t2+t3

=πl(wèi)/v+π（l-0.2）/v+π（l-0.4）/v =（3l-0.6）·π/v =（3×1-0.6）×3.14/2 s =3.768 s.答案：3.768 s 說明：需注意繩碰釘子的瞬間，繩的拉力和速度方向仍然垂直，球的速度大小不變，而繩的拉力隨半徑的突然減小而突然增大.2.如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤的中心有個豎直小圓筒，質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上，A到豎直筒中心的距離為r.物體A通過輕繩、無摩擦的滑輪與物體B相連，B與A質(zhì)量相同.物體A與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是正壓力的μ倍，則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度在什么范圍內(nèi)，物體A才能隨盤轉(zhuǎn)動?

解析：由于A在圓盤上隨盤做勻速圓周運動，所以它所受的合外力必然指向圓心，而其中重力、支持力平衡，繩的拉力指向圓心，所以A所受的摩擦力的方向一定沿著半徑或指向圓心或背離圓心.當(dāng)A將要沿盤向外滑時，A所受的最大靜摩擦力指向圓心，A的向心力為繩的拉力與最大靜摩擦力的合力，即F+Fm′=mω12r

① 由于B靜止，故F=mg

② 由于最大靜摩擦力是壓力的μ倍，即

Fm′=μFN=μmg

③ 由①②③解得ω1=g(1??)/r

當(dāng)A將要沿盤向圓心滑時，A所受的最大靜摩擦力沿半徑向外，這時向心力為：

F-Fm′=mω2r

④ 由②③④得ω2=g(1??)/r.故A隨盤一起轉(zhuǎn)動，其角速度ω應(yīng)滿足g(1??)/r???答案：g(1??)/r???g(1??)/r

g(1??)/r.2課堂小結(jié)

1.向心力來源.2.勻速圓周運動時，僅有向心加速度.同時具有向心加速度和 切向加速度的圓周運動是變速圓周運動.3.勻速圓周運動向心加速度大小不變，方向指向圓心，時刻在變化，所以不是勻變速運動. 布置作業(yè)

教材“問題與練習(xí)”第1、3題.板書設(shè)計

7.向心力

1.做勻速圓周運動的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力.這個合力叫做向心力 2.表達(dá)式：Fn=m an= mv2R=m rω2=mr（2?T)2

3.向心力的方向：指向圓心

4.向心力由物體所受的合力提供

活動與探究

課題：討論汽車在過彎道時為什么要減速，不減速會出現(xiàn)什么情況，如果讓你設(shè)計彎道你應(yīng)該怎么設(shè)計，設(shè)計的依據(jù)是什么.過程：用汽車模型（最好用遙控小汽車，以便于方向的改變）或其他工具模擬汽車在過彎道時，為何要減速.若不減速應(yīng)該怎么辦.通過實際操作，找到合適的方法，并進(jìn)行理論分析.習(xí)題詳解

1.解答：地球繞太陽做勻速圓周運動的向心加速度為 a=ω2r=(2?T)r?(22?3.14365?24?3600)×1.5×10 m/s=5.95×10 m/s

2112-52所以太陽對地球的引力是F=ma=6.0×1024×5.95×10-5N=3.57×1020 N.2.解答:小球的受力分析如圖所示，因此小球的向心力是由重力和支持力的合力提供的.3.解答：（1）向心力F=mω2r=0.10×42×0.10 N=0.16 N.（2）我同意甲的觀點，因為物體的受力為重力、支持力和靜摩擦力，其中重力和支持力的合力為零,所以合外力即為靜摩擦力.另外，物體相對于圓盤的運動趨勢是沿半徑方向向外，而不是向后，故乙的觀點是錯誤的.4.解答：根據(jù)機械能守恒有不論釘子釘在何處，小球到達(dá)最低點的速度都是相等的，而在碰釘子前和碰釘子后的區(qū)別就是做圓周運動的圓心由O點移到A點，即圓周運動的半徑不一樣.設(shè)碰釘子后細(xì)繩的拉力為T，則據(jù)牛頓第二定律有T-mg=mv2r.可以看出，當(dāng)r越小時，細(xì)繩的拉力T越大，即當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰時，如果釘子的位置越靠近小球，繩就越容易斷.5.解答：我認(rèn)為正確的是丙圖，因為如果將力F分解為沿切線和垂直于切線的兩個方向，由于汽車是沿M向N的方向上做減速運動，則只有丙圖是符合的.設(shè)計點評

向心力和向心加速度是比較抽象的內(nèi)容，因此學(xué)生不太容易理解，在教學(xué)設(shè)計時盡量采用了一些生活中的事例，易于幫助學(xué)生理解.本設(shè)計讓學(xué)生通過自己動手實驗親自感受拉力的變化，加深對向心力的理解.教學(xué)中盡可能多地讓學(xué)生參與課堂教學(xué)活動和課堂實驗，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的教學(xué)理念.

第二篇：高中物理新課標(biāo)版人教必修2優(yōu)秀教案： 拋體運動的規(guī)律

拋體運動的規(guī)律

整體設(shè)計

本節(jié)課的主要內(nèi)容是拋體運動的概念和規(guī)律的教學(xué).平時生活中的一些錯誤的思維定勢會影響學(xué)生對拋體運動規(guī)律的理解.本節(jié)課從理論上通過對拋體運動位移和速度規(guī)律的分析，引導(dǎo)學(xué)生獨立利用已有概念探索新知識，培養(yǎng)創(chuàng)造思維和獨立學(xué)習(xí)能力.平拋運動是整個曲線運動知識的重要內(nèi)容之一.采用的是運動的合成與分解的方法，它是一種研究運動的基本方法，它能將復(fù)雜的問題化為簡單的問題.其研究方法還是解決“帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)運動”的重要規(guī)律之一.拋體運動（重點是平拋運動）是學(xué)生第一次應(yīng)用運動的分解和合成的方法分析曲線運動的規(guī)律，對掌握研究平拋運動的方法有一定的難度，這種方法在“力的合成與分解”“運動的合成與分解”的學(xué)習(xí)中學(xué)生已有基礎(chǔ)，并且學(xué)生已有直線運動知識準(zhǔn)備及牛頓第一定律、第二定律作為基礎(chǔ)，可以接受和深入理解用兩個運動的合成的方法討論平拋運動，實現(xiàn)知識的遷移.在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生主動嘗試應(yīng)用這種方法來解決平拋物體運動規(guī)律這個新問題.為了讓學(xué)生能順利地掌握研究平拋運動的方法，在教師的引導(dǎo)下，通過日常生活中平拋運動的現(xiàn)象與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，使學(xué)生更深入理解運動的規(guī)律.平拋運動規(guī)律的推導(dǎo)要從牛頓第二定律出發(fā)，先分析水平方向受力如何、豎直方向受力如何，再講水平方向的勻速直線運動、豎直方向的自由落體運動.這是因為在力學(xué)里，根據(jù)受力確定物體的運動規(guī)律，是一個基本方法.這是新教材與過去教材的不同.教學(xué)重點

1.平拋運動、拋體運動的特點和規(guī)律.2.用平拋運動、拋體運動規(guī)律去解答有關(guān)問題.教學(xué)難點

1.讓學(xué)生能根據(jù)運動合成與分解的方法探究出平拋運動和斜拋運動的一般規(guī)律.2.學(xué)習(xí)和借鑒本節(jié)課的研究方法解決實際問題.課時安排

1課時 三維目標(biāo) 知識與技能

1.會用運動的合成與分解的方法分析平拋運動.2.知道平拋運動可以看成水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動，并且這兩個運動互不影響具有獨立性.3.能應(yīng)用平拋運動的規(guī)律交流討論并解決實際問題.在得出平拋運動規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)而分析斜拋運動.分析斜拋運動不在具體規(guī)律，而在方法.過程與方法

1.學(xué)生能通過對生活事例的分析得出平拋運動的定義.2.體會平拋運動規(guī)律的探究過程，體會運動的合成和分解在探究平拋運動規(guī)律中的應(yīng)用.3.平拋運動的研究方法——可以用兩個簡單的直線運動來等效替代.利用已知的直線運動的規(guī)律來研究復(fù)雜的曲線運動，滲透物理學(xué)等效代換的思想.4.掌握平拋運動的研究方法的基礎(chǔ)上自主探究斜拋運動.情感態(tài)度與價值觀

1.培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察、認(rèn)真思考、積極參與、勇于探索的精神.2.培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實踐的意識和勇氣，主動探究實現(xiàn)知識遷移.課前準(zhǔn)備

自制多媒體課件、小球

教學(xué)過程 導(dǎo)入新課

故事導(dǎo)入

1992年11月15日是柯受良永生難忘的日子，這一天他創(chuàng)下了飛躍長城的壯舉，此次飛越的距離雖僅有30米，但地勢險要，落點前面是懸崖峭壁，稍不慎就會撞得粉身碎骨，因此不少人說，這是在“賭命”.但見他面帶笑容和自信，騎著摩托車以每小時100碼的速度沖上斜坡，然后再加速，突然，天空中劃出一道弧線，摩托車就重重地落在接應(yīng)臺上，整個過程不到10秒鐘，在場的觀眾看著這一驚險場面，無不目瞪口呆.就是在祖**親的博大懷抱中，柯受良成為世界上第一個飛越長城的人，這是他人生輝煌的一個轉(zhuǎn)折點.1997年，香港回歸前夕，柯受良駕駛跑車成功飛越了黃河天塹壺口瀑布，長度達(dá)55米.飛越當(dāng)天刮著大風(fēng)，第一次飛越?jīng)]有成功，但第二次成功了，其中有過很多危險的動作，但他都安全度過了，因此獲得了“亞洲第一飛人”的稱號.情景導(dǎo)入

1.沿多個角度將粉筆拋出.2.沿多個角度將紙片拋出.粉筆和紙片都是拋體運動嗎？什么是拋體運動？以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運動叫做拋體運動.今天我們用運動分解的觀點來分析拋體運動.3.將小球從講桌推向桌邊，小球離開講桌做的運動是平拋運動.那么，什么是平拋運動呢？平拋運動有什么規(guī)律呢？ 復(fù)習(xí)導(dǎo)入

1.復(fù)習(xí)物體做直線運動的條件和做曲線運動的條件.2.復(fù)習(xí)運動的合成和分解的方法，并理解分運動與合運動的等時性和各分運動的獨立性,指出這種方法在解決復(fù)雜運動問題時的作用.3.復(fù)習(xí)如何用坐標(biāo)描述做一維運動和二維運動的物體的位置和速度.4.復(fù)習(xí)勻變速直線運動規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式.推進(jìn)新課

演示：將粉筆以與水平方向各種夾角拋出，說明：在空氣阻力可以忽略的情況下，粉筆都在做拋體運動.引導(dǎo)學(xué)生分析得出：將物體用一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動叫做平拋運動.物體做平拋運動有兩個條件：①有水平初速度;②運動過程中只受重力.請同學(xué)們想一想，平時生活中你見過平拋運動嗎？舉例說明.研究物體的運動規(guī)律就是要確定物體在任一時刻的位置和速度.一、拋體的位置

首先，研究初速度為v0的平拋運動的位置隨時間變化的規(guī)律.教師設(shè)疑：還能像描述勻變速直線運動那樣，用一維坐標(biāo)來描述平拋物體的運動位置嗎？

不能，由于拋體運動是曲線運動，至少要用二維坐標(biāo)才能描述平拋物體的運動.演示：貼近黑板，在黑板的平面上，用手把小球水平拋出，用粉筆記下小球離開手的位置，描出軌跡.我們以小球離開手的位置為坐標(biāo)原點，以水平拋出的方向為x軸的方向，豎直向下的方向為y軸的方向，建立坐標(biāo)系，并從這一瞬間開始計時.用牛頓第二定律的觀點分析水平方向、豎直方向的力和運動的特征.問題1：豎直方向受什么力，有沒有加速度，有沒有初速度？水平方向受什么力，有沒有加速度，有沒有初速度？

問題2：是否可以把平拋運動看成是水平方向和豎直方向上兩個運動的合成,這兩個方向上的運動各有什么特點呢？

結(jié)論1：因拋出時，物體只受重力的作用，豎直方向有大小為g的加速度，沒有初速度;不受水平方向的力，所以，小球在水平方向沒有加速度，水平方向保持初速度v0不變.2：平拋運動可以看作水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動,并且兩個分運動與平拋運動具有等時性.平拋運動物體在任意時刻t的位置：

x=v0t(1)y=12gt2(2)

12平拋運動物體在任意時刻t的位移：s=OP?

二、拋體的軌跡

x?y22?(v0t)?(2gt).22例1 討論以速度v0水平拋出的物體的運動軌跡.分析：在初中數(shù)學(xué)中已經(jīng)學(xué)過，直角坐標(biāo)系中的一條曲線可以用包含x、y的關(guān)系式來代表.平拋運動的軌跡能否用包含x、y的關(guān)系式來代表呢？ 解答：將（1）（2）兩式消去時間t得到軌跡方程y=

g2v02x

2上式為拋物線方程，“拋物線”的名稱就是從物理來的.課堂訓(xùn)練

(1)在距地面高為h=20 m處，有兩個物體A、B，在A以v0=20 m/s平拋的同時，B物體做自由落體運動，問誰先落地（）

A.A先落地

B.B先落地

C.同時落在

(2)某人從一列在平直鐵軌上勻速行駛的列車上，將一物體自由地釋放于窗臺外，在不計空氣阻力的情況下，則本人看到該物體的運動軌跡是（）

(3)在上題中，若有一個人站在地面上靜止不動，則看到該物體的運動軌跡是（）

參考答案：(1)C(2)A

(3)C

自主探究

如果物體拋出時的速度v0不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方且僅受重力，這樣的斜拋運動怎么分析？ 知識拓展

斜拋運動的位置

問題：1.斜拋運動的物體僅受重力，水平方向的速度變化嗎？如果水平速度不變，應(yīng)該有多大？ 2.斜拋運動與平拋運動在豎直方向上相比，有什么相同和不同？ 結(jié)論：1.水平方向做速度為vx= v0cosθ的勻速直線運動.2.豎直方向做初速度為vy=v0sinθ豎直上拋運動或豎直下拋運動.斜上拋運動： x=vxt=v0cosθ·t y=v0sinθ·t-斜下拋運動：x=vxt= v0cosθ·t y=v0sinθ·t+

三、拋體的速度

要求學(xué)生畫出在平面坐標(biāo)中平拋運動的軌跡和速度的方向，同樣道理，先把平拋運動分解，確定兩個分運動在某時刻的速度，再將兩個分速度合成，就是平拋運動的速度.水平速度：vx=v0

1212gt2 gt2

豎直速度：vy=gt平拋運動的速度:vt的大小vt=vx?vy?22v0?2gh.2例2 一個物體以10 m/s的速度從10 m的高度水平拋出，落地時速度的方向與地面的夾角θ是多少（不計空氣阻力）? 分析：物體在水平方向不受力，所以加速度為0，速度總等于初速度v0=10 m/s；在豎直方向的加速度為g，初速度為0，可以用勻變速運動的規(guī)律.解答：落地時，物體在水平方向的速度vx=v0=10 m/s.落地時豎直方向的速度記為vy,在豎直方向遵循勻變速運動的規(guī)律，有

vy=2gh，由此解出vy=14.1 m/s 2tanθ=vy/vx=1.41,θ=55° 課堂訓(xùn)練

1.平拋運動物體的飛行時間由什么量決定？寫出表達(dá)式.2.平拋運動物體的水平飛行距離由什么量決定？寫出表達(dá)式.3.平拋運動物體的落地速度由什么量決定？寫出表達(dá)式.參考答案：1.飛行時間由高度決定，表達(dá)式為:t=

2hg2hg.2.飛行水平距離由高度和初速度決定,表達(dá)式:x=v0.3.落地速度由初速度和高度決定,表達(dá)式:v=v0?2gh.課堂小結(jié)

本節(jié)課主要內(nèi)容包括：1.拋體運動和平拋運動的概念：用一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動叫做平拋運動；

2.平拋運動可以看作水平的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動.并且兩個分運動與平拋運動具有等時性;3.初速度為v0的平拋運動的位置隨時間變化的規(guī)律x=v0t，y=gt2/2;4.初速度為v0的平拋運動的速度隨時間變化的規(guī)律vx=v0、vy=gt.本節(jié)課不僅是知識的學(xué)習(xí)，更為重要的是在已有的知識基礎(chǔ)上實現(xiàn)知識的遷移，靈活運用運動合成和分解的科學(xué)思維方法，將曲線運動化為直線運動，使復(fù)雜問題簡單化.布置作業(yè)

教材“問題與練習(xí)”第1、2題

板書設(shè)計

3.拋體運動的規(guī)律

一、拋體的位置

任意一點的位置P(x,y)，其中x=vt y=

12gt

22任意時刻的位移:s=1x?y22?(vt)?(212gt)22

方向tanα=yxvt

二、拋體的軌跡 ?2gt2?gt2v

y=g2v20x

2三、拋體的速度

任意時刻的速度由vx=v0,vy=gt得vt=v0?2gh

四、斜拋的運動規(guī)律

(斜上拋、斜下拋、斜上拋和斜下拋): 處理方法：運動的合成與分解

活動與探究

課題：平拋運動的特點

內(nèi)容：自制一個能自動噴出墨水的注射器代替小鋼球，讓注射器做平拋運動的同時自動噴出墨水，在坐標(biāo)紙上就記錄下注射器的運動軌跡.2具體做法：用一次性注射器（優(yōu)點是針頭在正中，且不易摔碎）.在活塞尾端和管套端用橡皮筋拴上,其松緊程度可調(diào)整,使抽入水后在橡皮筋的彈力作用下能自動噴出較強的水流即可.為了防止針管在軌道上滑動,可在針管外貼一周橡皮膏(或套上一適當(dāng)?shù)哪z套).習(xí)題詳解

1.解答：（1）摩托車能越過壕溝.摩托車做平拋運動，在豎直方向位移為y=1.5 m=2yg39.812gt

2經(jīng)歷時間t=?s=0.55 s 在水平方向位移x=vt=40×0.55 m=22 m＞20 m 所以摩托車能越過壕溝.一般情況下，摩托車在空中飛行時，總是前輪高于后輪，在著地時，后輪先著地.說明：本題的目的是讓學(xué)生學(xué)會使用平拋物體的運動規(guī)律來解決實際問題.（2）摩托車落地時在豎直方向的速度為vy=gt=9.8×0.55 m/s=5.39 m/s 摩托車落地時在水平方向的速度為vx=v=40 m/s

22摩托車落地時的速度v=vx?vy?402?5.392m/s=40.36 m/s 摩托車落地時的速度與豎直方向的夾角為θ，tanθ=vx/vy=40/5.39=7.42.2.解答：該車已經(jīng)超速.零件做平拋運動，在豎直方向位移為y=2.45 m=2yg4.99.812gt

2經(jīng)歷時間t=?s=0.71 s 在水平方向位移x=vt=13.3 m 零件做平拋運動的初速度為v=x/t=13.3/0.71 m/s=18.7 m/s=67.4 km/h＞60 km/h 所以該車已經(jīng)超速.3.解答:（1）讓小球從斜面上某一位置A無初速釋放；測量小球在地面上的落點P與桌子邊沿的水平距離x；測量小球在地面上的落點P與小球靜止在水平桌面上時球心的豎直距離y.小球離開桌面的初速度為v=xg2y.（2）測量鋼球在斜面上開始滾下的位置相對桌面的高度h，鋼球開始的重力勢能為mgh，如認(rèn)為滾到桌面的動能為12mv，由機械能守恒定律mgh=

212mv，所以鋼球速度v2=2gh.對

2比這兩個速度發(fā)現(xiàn)v1＜v2，這是因為鋼球滾到桌面時的動能除有向前運動的動能外，還有轉(zhuǎn)動的動能，鋼球的重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化成鋼球轉(zhuǎn)動的動能，不計算這部分動能而認(rèn)為12mv=mgh使v2值偏大.2說明：本題討論鋼球從桌面滾下按機械能守恒定律求速度v2造成的誤差大，只要求學(xué)生聯(lián)系實際知道這是因為沒有考慮鋼球的轉(zhuǎn)動動能造成的，教學(xué)中不需要進(jìn)一步討論.下面列舉我們對本題所做的實驗和數(shù)據(jù)作參考.實驗儀器：平拋實驗器.小球參數(shù)：鋼球直徑17.486 mm（用千分尺測量）；鋼球質(zhì)量21.8 g.實驗方法：

①描繪平拋曲線，用平拋曲線求出小球水平拋出的初速度 v=1.10 m/s—1.14 m/s.②將斜槽軌道從平拋實驗器上拆下，用鐵架臺夾持，調(diào)節(jié)出口水平，在小球水平出口B處安裝光電門，測量小球在水平出口B處的擋光時間t.用千分尺或游標(biāo)卡尺測出小球的直徑D，算出小球的平均速度作為B位置的瞬時速度v=1.10 m/s.以上兩種方法的測量數(shù)據(jù)基本一致.③測出小球從位置A到水平位置的豎直高度h=10.4 cm，用機械能守恒定律計算出小球在B位置的速度為v=1.43 m/s.數(shù)據(jù)分析：從平拋曲線測量的速度與光電門測量的速度，兩者基本一致，可以作為速度的準(zhǔn)確值.與用機械能守恒定律計算的速度值誤差約為29%.小球重力勢能Ep=22.2×10 J，平動動能Ek1=13.4×10 J，可知小球轉(zhuǎn)動動能Ek2=8.79×10 J.轉(zhuǎn)動動能約占總能量的39.6%.設(shè)計點評

本節(jié)課教學(xué)設(shè)計注重學(xué)生知識的形成過程和對知識的真正理解，教學(xué)過程中注重啟發(fā)學(xué)生思維活動的主動性和創(chuàng)造性.使學(xué)生不僅掌握了本節(jié)知識，而且發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法，有助于學(xué)生今后的自主學(xué)習(xí).首先，有意識地讓學(xué)生在已有知識的基礎(chǔ)上順利進(jìn)行新知識的同化.復(fù)習(xí)了物體做曲線運動的條件、用二維坐標(biāo)描述物體在平面上的曲線運動、勻變速直線運動規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式和合成與分解的方法及應(yīng)用它解決復(fù)雜問題的意義;其次，關(guān)注學(xué)生知識的形成過程，讓學(xué)生達(dá)到對知識的深層次理解，而不僅僅是結(jié)論的記憶.先討論在研究平拋運動時為什么要分解，接著從理論上探究為什么平拋運動可以分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，再將分運動合成為平拋運動，認(rèn)識平拋運動的特點、規(guī)律;最后，通過領(lǐng)會平拋運動的分析方法，繼續(xù)運用這一方法深入探究斜拋運動，使學(xué)生的思維方式得到升華.-3

第三篇：高中物理 5.7向心力教案 新人教版必修2

物理必修2人教新課標(biāo)5.7向心力教案

★新課標(biāo)要求

（一）知識與技能

1、理解向心力的概念。

2、知道向心力大小與哪些因素有關(guān)。理解公式的確切含義，并能用來進(jìn)行計算。

3、知道在變速圓周運動中，可用上述公式求質(zhì)點在某一點的向心力和向心加速度。

（二）過程與方法

通過用圓錐擺粗略驗證向心力的表達(dá)式的實驗來了解向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并理解公式的含義。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

1、在實驗中，培養(yǎng)動手的習(xí)慣并提高分析問題、解決問題的能力。

2、感受成功的快樂，體會實驗的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣?！锝虒W(xué)重點

明確向心力的意義、作用、公式及其變形?！锝虒W(xué)難點

如何運用向心力、向心加速度的知識解釋有關(guān)現(xiàn)象。★ 教學(xué)方法

教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，實驗驗證，討論、交流學(xué)習(xí)成果。★教學(xué)工具

圓錐擺實驗裝置，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備等 ★教學(xué)過程

（一）引入新課

教師活動：前面兩節(jié)課，我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運動的運動學(xué)特征，知道了如何描述圓周運動。這節(jié)課我們再來學(xué)習(xí)物體做圓周運動的動力學(xué)特征――向心力。

（二）進(jìn)行新課

用心

愛心

專心 1

1、向心力

教師活動：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材 “向心力”部分，思考并回答以下問題：

1、舉出幾個物體做圓周運動的實例，說明這些物體為什么不沿直線飛去。

2、用牛頓第二定律推導(dǎo)出勻速圓周運動的向心力表達(dá)式。

學(xué)生活動：認(rèn)真閱讀教材，列舉并分析實例，體會向心力的作用效果，并根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出勻速圓周運動的向心力表達(dá)式。學(xué)生代表發(fā)表自己的見解。

教師活動：傾聽學(xué)生回答，幫助學(xué)生分析實例，引導(dǎo)學(xué)生解決疑難，回答學(xué)生可能提出的問題。

v2 投影向心力表達(dá)式：Fn?m或Fn?mr?2

r點評：激發(fā)學(xué)生的思維，充分調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。通過學(xué)生發(fā)表見解，培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力和分析問題的能力。

2、實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達(dá)式

教師活動：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材 “實驗”部分，引導(dǎo)學(xué)生思考下面的問題：

1、實驗器材有哪些？

2、簡述實驗原理（怎樣達(dá)到驗證的目的）

3、實驗過程中要注意什么？測量那些物理量（記錄哪些數(shù)據(jù)）？

4、實驗過程中差生誤差的原因主要有哪些？

學(xué)生活動：認(rèn)真閱讀教材，思考問題，學(xué)生代表發(fā)言。教師活動：聽取學(xué)生見解，點評、總結(jié)。

教師活動：指導(dǎo)學(xué)生完成實驗，及時發(fā)現(xiàn)并記錄學(xué)生實驗過程中存在的問題。學(xué)生活動：分成小組，進(jìn)行實驗，獨立驗證。

點評：讓學(xué)生親歷實驗驗證的過程，體驗成功的樂趣。培養(yǎng)動手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊精神。

教師活動：聽取學(xué)生匯報驗證的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生對實驗的可靠性作出評估。師生互動，得出結(jié)論：

用心

愛心

專心 2

1、實驗的過程中，多項測量都是粗略的，存在較大的誤差，用兩個方法得到的力并不嚴(yán)格相等。

2、通過實驗我們還體會到，向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣具有某種性質(zhì)的力來命名的。它是效果力，是按力的效果命名的。在圓錐擺實驗中，向心力是小球重力和細(xì)線拉力的合力，還可以理解為是細(xì)線拉力在水平面內(nèi)的一個分力。

教師活動：實例分析：說明以下幾個圓周運動的實例中向心力是由哪些力提供的？

1、繩的一端拴一小球，手執(zhí)另一端使小球在光滑水平面上做勻速圓周運動。

2、月球繞地球運轉(zhuǎn)的向心力是什么力提供的？

3、在圓盤上放一個小物塊，使小物塊隨圓盤一起做勻速圓周運動，分析小物塊受幾個力？向心力由誰提供？

學(xué)生活動：思考并回答問題：

1、小球受重力、支持力、繩的拉力而做勻速圓周運動。由于豎直方向小球不運動，故重力、支持力合力為零，那么水平方向上的勻速圓周運動效果由水平面上的繩的拉力效果來提供.2、月球和地球間的引力提供月球運轉(zhuǎn)的向心力

3、小物塊受重力、支持力和靜摩擦力，靜摩擦力提供向心力

點評：通過實例分析，達(dá)到鞏固所學(xué)知識的目的。

教師活動：指導(dǎo)學(xué)生兩人一組，完成課本54頁“做一做”欄目中的實驗，自己感受向心力的大小。

學(xué)生活動：按照“做一做”欄目中的實驗介紹，獨立操作，在實驗中獲得體驗。點評：通過實驗，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，同時激發(fā)學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣。

3、變速圓周運動和一般曲線運動

教師活動：向心力能改變速度的大小嗎？為什么？ 學(xué)生活動：思考并發(fā)表見解。

教師活動：聽取學(xué)生代表的發(fā)言，點評。

教生活動：設(shè)疑：我們在“做一做”的實驗中，通過掄繩子來調(diào)節(jié)沙袋速度的大小，不

用心

愛心

專心 3

就說明向心力可以改變速度的大小嗎？這該怎樣解釋呢？

學(xué)生活動：認(rèn)真閱讀課本，思考并討論問題，學(xué)生代表發(fā)表見解。教師活動：聽取學(xué)生見解，點評、總結(jié)。

點評：培養(yǎng)學(xué)生閱讀教材并從中獲取信息的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的主動求知的意識。

教師活動：對于做一般曲線運動的物體，我們可以用怎樣的分析方法進(jìn)行簡化處理？ 學(xué)生活動：閱讀教材并結(jié)合圖6.7－4的提示發(fā)表自己的見解。點評：對學(xué)生注重物理學(xué)方法的教育。

（三）課堂總結(jié)、點評

教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

（四）實例探究

［例1］如圖所示，在光滑的水平面上釘兩個釘子A和B，相距20 cm.用一根長1 m的細(xì)繩，一端系一個質(zhì)量為0.5 kg的小球，另一端固定在釘子A上.開始時球與釘子A、B在一直線上，然后使小球以2 m/s的速率開始在水平面內(nèi)做勻速圓周運動.若繩子能承受的最大拉力為4 N，那么從開始到繩斷所經(jīng)歷的時間是多少?

【解析】 球每轉(zhuǎn)半圈，繩子就碰到不作為圓心的另一顆釘子，然后再以這顆釘子為圓心做勻速圓周運動，運動的半徑就減少0.2 m，但速度大小不變（因為繩對球的拉力只改變球的速度方向）.根據(jù)F＝mv／r知，繩每一次碰釘子后，繩的拉力（向心力）都要增大，2用心

愛心

專心 4

當(dāng)繩的拉力增大到Fmax＝4 N時，球做勻速圓周運動的半徑為rmin，則有

Fmax＝mv2／rmin

rmin＝mv2／Fmax＝（0.5×22／4）m＝0.5 m.繩第二次碰釘子后半徑減為0.6 m，第三次碰釘子后半徑減為0.4 m.所以繩子在第三次碰到釘子后被拉斷，在這之前球運動的時間為：

t＝t1＋t2＋t3

＝πl(wèi)／v＋π（l－0.2）／v＋π（l－0.4）／v ＝（3l－0.6）·π／v ＝（3×1－0.6）×3.14／2 s ＝3.768 s 【答案】 3.768 s 【說明】 需注意繩碰釘子的瞬間，繩的拉力和速度方向仍然垂直，球的速度大小不變，而繩的拉力隨半徑的突然減小而突然增大.［例2］如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤的中心有個豎直小圓筒，質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上，A到豎直筒中心的距離為r.物體A通過輕繩、無摩擦的滑輪與物體B相連，B與A質(zhì)量相同.物體A與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是正壓力的μ倍，則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度在什么范圍內(nèi)，物體A才能隨盤轉(zhuǎn)動.【解析】 由于A在圓盤上隨盤做勻速圓周運動，所以它所受的合外力必然指向圓心，而其中重力、支持力平衡，繩的拉力指向圓心，所以A所受的摩擦力的方向一定沿著半徑或指向圓心，或背離圓心.當(dāng)A將要沿盤向外滑時，A所受的最大靜摩擦力指向圓心，A的向心力為繩的拉力與最大靜摩擦力的合力.即

F＋Fm ′＝mω12r

由于B靜止，故

①

用心

愛心

專心 5

F＝mg

②

由于最大靜摩擦力是壓力的μ倍，即

Fm ′＝μFN＝μmg

由①、②、③解得 ω1＝g(1??)/r；

③

當(dāng)A將要沿盤向圓心滑時，A所受的最大靜摩擦力沿半徑向外，這時向心力為：

F－Fm ′＝mω22r

④

由②、③、④得ω2＝g(1??)/r.要使A隨盤一起轉(zhuǎn)動，其角速度ω應(yīng)滿足

g(1??)/r≤ω≤g(1??)/r

【答案】 g(1??)/r≤ω≤g(1??)/r

【說明】 根據(jù)向心力公式解題的關(guān)鍵是分析做勻速圓周運動物體的受力情況；明確哪些力提供了它需要的向心力.★課余作業(yè)

完成P55“思考與練習(xí)”中的題目?！锝虒W(xué)體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

附：資料袋

向心加速度的深入理解

注意：①向心加速度是勻速圓周運動的瞬時加速度而不是平均加速度；

在勻速圓周運動中，加速度不是恒定的，這里的向心加速度是指某時刻或某一位置的瞬時加速度，它等于包含該時刻（或該位置）在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均加速度的極限值，即?vv2an=lim，公式an=中的速度v應(yīng)為瞬時速度值.?tr用心

愛心

專心

②向心加速度不一定是物體做圓周運動的實際加速度；

在勻速圓周運動中，向心加速度就是物體做圓周運動的實際加速度，而在一般的非勻速圓周運動中，它只是物體實際運動的加速度的一個分加速度，另一個分加速度為切向加速度，如圖所示.可見物體做圓周運動的加速度不一定指向圓心，只有勻速圓周運動的加速度才一定指向圓心；但向心加速度方向始終沿著半徑指向圓心.圓周運動的切向加速度是描述圓周運動的線速度的大小改變快慢的，向心加速度是描述線速度的方向改變快慢的.v2③所有做曲線運動的物體都需要向心力，其向心力Fn=m，其中R為物體所在曲線處

Rv2的曲率半徑，對應(yīng)的向心加速度an=.R④質(zhì)點做勻速圓周運動和剛體的勻速轉(zhuǎn)動是兩個不同的物理模型；

我們不能說質(zhì)點在轉(zhuǎn)動，也不能說剛體做圓周運動，注意剛體轉(zhuǎn)動時，其上各點均做圓周運動，它們做圓周運動的半徑可以不相等，但各點運動的角速度相等。

⑤一個常見的錯誤是：在確定了做勻速圓周運動物體受到的各力（重力、彈力、摩擦力等）

v2后，認(rèn)為物體還受到一個大小等于m的向心力.例如，長為L的輕繩拴著一個小球做圓錐

r擺運動（如圖所示）在分析小球受力時，有些同學(xué)除確認(rèn)小球受豎直向下的重力mg和繩子的拉力FT外，還錯誤地認(rèn)為小球受到一個在水平面內(nèi)指向圓心的向心力.其錯誤在于忘掉了向心力是做勻速圓周運動物體受到的合外力.實際上，小球只受到重力和拉力，這兩個力的合力F=mgtanθ就稱為向心力.試想，如果把向心力當(dāng)做一個額外的力，認(rèn)為小球受三個力，顯然歪曲了物體的受力情況（相當(dāng)于把物體受到的每個力算了兩遍），是完全錯誤的.用心

愛心

專心 7

第四篇：高中物理 2.2《圓周運動的向心力》教案 教科版必修2

第2節(jié) 圓周運動的向心力

教學(xué)目標(biāo)：

一、知識目標(biāo)：

1．理解向心力是做物體勻速圓周運動的物體所受的合外力。

2．理解向心力大小與哪些因素有關(guān)，理解公式的含義，并能用來進(jìn)行計算。3．理解向心加速度的概念，結(jié)合牛頓第二定律，得出向心加速度的公式。

4．知道在變速圓周運動中，可用公式求質(zhì)點在圓周上某一點的向心力和向心加速度。

二、能力目標(biāo)：

1．學(xué)會用運動和力的關(guān)系分析分題

2．理解向心力和向心加速度公式的確切含義，并能用來進(jìn)行計算。

三、德育目標(biāo)：

通過a與r及?、v之間的關(guān)系，使學(xué)生明確任何一個結(jié)論都有其成立的條件。

教學(xué)重點：

1．理解向心力和向心加速的概念。

2．知道向心力大小F?mrw2?mv2r，向心加速的大小??wr?2v2r，并能用來進(jìn)行計算。

教學(xué)難點：

勻速圓周運動的向心力和向心加速度都是大小不變，方向在時刻改變。

教學(xué)方法：

實驗法、講授法、歸納法、推理法

教學(xué)步驟：

一、引入新課

1．復(fù)習(xí)提問（出示思考題）

（1）什么是勻速圓周運動

（2）描述勻速圓周運動快慢的物理量有哪幾個？

（3）上述物理量間有什么關(guān)系？

2．引入：由于勻速圓周運動的速度方向時刻在變，所以勻速圓周運動是變速曲線運動。而力是改變物體運動狀態(tài)的原因。所以做勻速圓周運動的物體所受合外力有何特點？加速度又如何呢？本節(jié)課我用心

愛心

專心

們就來共同學(xué)習(xí)這個問題。

二、新課教學(xué)

（一）出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1．理解什么是向心力和向心加速度

2．知道向心力和向心加速度的求解公式 3．了解向心力的來源

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程

1．向心力的概念及其方向

（1）在光滑水平桌面上，做演示實驗

a：一個小球，拴住繩的一端，繩的另一端固定于桌上，原來細(xì)繩處于松馳狀態(tài) b：用手輕擊小球，小球做勻速直線運動 c：當(dāng)繩繃直時，小球做勻速圓周運動

（2）模擬上述實驗過程

（3）引導(dǎo)學(xué)生討論、分析：

a：繩繃緊前，小球為什么做勻速圓周運動？

b：繩繃緊后，小球為何做勻速圓周運動？小球此時受到哪些力的作用？合外力是哪個力？這個力的方向有什么特點？這個力起什么作用？

（4）通過討論得到：

a：做勻速圓周運動的物體受到一個指向圓心的合力的作用，這個力叫向心力。b：向心力指向圓心，方向不斷變化。

c：向心力的作用效果——只改變運動物體的速度方向，不改變速度大小。2．向心力的大小

（1）通過課本實驗體驗向心的大小

a：拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運動，改變轉(zhuǎn)動的快慢、細(xì)線的長短多做幾次。b：引導(dǎo)學(xué)生猜想：向心力可能與物體的質(zhì)量、角速度、半徑有關(guān)。

c：過渡：剛才同學(xué)們已猜想大向心力可能與m、v、r有關(guān)，那么，我們的猜想是否正確呢？下邊我們通過實驗來檢驗一下。

（2）操作方法：

a：用兩個質(zhì)量相同的小球，保持小球運動的角速度相同，觀察向心力的大小與運動半徑之間的關(guān)系。

用心

愛心

專心

b：用兩個質(zhì)量相同的小球，保持運動半徑相同，觀察向心力與角速度之間的關(guān)系

c：仍用質(zhì)量不同的鋼球和鋁球，使他們運動的半徑r和角速度?相同?觀察得到：向心力的大小與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，向心力也越大。

（4）總結(jié)得到：向心力的大小與物體質(zhì)量m、圓周半徑r和角速度?都有關(guān)系，且給出公式：F＝mr?2（說明該公式的得到方法，空氣變量法、定量測數(shù)據(jù)）

（5）學(xué)生據(jù)?? 3．向心加速度

（1）做圓周運動的物體，在向心力F的作用下必然要產(chǎn)生一個加速度，據(jù)牛頓運動定律得到：這個加速度的方向與向心力的方向相同，叫做向心加速度。

（2）結(jié)合牛頓運動定律推導(dǎo)得到a??r a? 4．說明的幾個問題：

（1）由于a向的方向時刻在變，所以勻速圓周運動是瞬時加速度的方向不斷改變的變加速運動。

（2）做勻速圓周運動的物體，向心力是一個效果力，方向總指向圓心，是一個變力。

（3）做勻速圓周運動的物體受到的合外力就是向心力。

2vr推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式F?mv2r

v2r

三、鞏固訓(xùn)練

1．向心加速度只改變速度的，而不改變速度的。

2．一個做勻速圓周運動的物體，當(dāng)它的轉(zhuǎn)速度為原來的2倍時，它的線速度、向心力分別變?yōu)樵瓉淼膸妆?？如果線速度不變，當(dāng)角速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，它的軌道半徑和所受的向心力分別為原來的幾倍

3．（1）展示思考與討論中的物理情景

（2）分析木塊受幾個力的作用？各是什么性質(zhì)的力？

（3）木塊所受的向心力是由什么提供的？

四、小結(jié)

1．什么是向心力和向心加速度？它們的大小和方向有什么特點？

2．向心力的求解公式（1）（2）3．向心加速度的求解公式（1）（2）4．勻速圓周運動是一種什么性質(zhì)的運動？

用心

愛心

專心

五、作業(yè)：本節(jié)課后課后練習(xí)

三、試卷化作業(yè)。

六、板書設(shè)計

??

1、方向指向圓心??

2、作用：改變V的方向??????

3、由物體所受的合力提??向心力與向心加速度??

4、F2v2????mrw;F?mr????

1、方向——指向圓心????

2、描述線速度方向變化????3、2v2??a?rw;a?r用心

愛心 供

快慢的物理量專心

第五篇：高中物理新課標(biāo)人教版必修2優(yōu)秀教案： 圓周運動

圓周運動 整體設(shè)計

教材首先列舉生活中的圓周運動，以及科學(xué)研究所涉及的范圍，大到星體的運動，小到電子的繞核運轉(zhuǎn)，接著通過比較自行車大小齒輪以及后輪的運動快慢引入線速度、角速度的概念及周期、頻率、轉(zhuǎn)速等概念，最后推導(dǎo)出線速度、角速度、周期間的關(guān)系.教材設(shè)計環(huán)環(huán)相扣、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，使整節(jié)課渾然一體，密不可分.本節(jié)課可以通過生活實例（自行車齒輪轉(zhuǎn)動或皮帶傳動裝置），讓學(xué)生切實感受到做圓周運動的物體有運動快慢與轉(zhuǎn)動快慢及周期之別，有必要引入相關(guān)的物理量加以描述.學(xué)習(xí)線速度的概念，可以根據(jù)勻速圓周運動的概念引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識弧長與時間比值保持不變的特點，進(jìn)而引出線速度的大小與方向.學(xué)習(xí)角速度和周期的概念時，應(yīng)向?qū)W生說明這兩個概念是根據(jù)勻速圓周運動的特點和描述運動的需要而引入的，即物體做勻速圓周運動時，每通過一段弧長都與轉(zhuǎn)過一定的圓心角相對應(yīng)，因而物體沿圓周轉(zhuǎn)動的快慢也可以用轉(zhuǎn)過的圓心角與時間比值來描述，由此引入角速度的概念.又根據(jù)勻速圓周運動具有周期性的特點，物體沿圓周轉(zhuǎn)動的快慢還可以用轉(zhuǎn)動一圈所用時間的長短來描述，為此引入了周期的概念.講述角速度的概念時，不要求向?qū)W生強調(diào)角速度的矢量性.在講述概念的同時，要讓學(xué)生體會到勻速圓周運動的特點：線速度的大小、角速度、周期和頻率保持不變的圓周運動.教學(xué)重點

線速度、角速度、周期概念，及其相互關(guān)系的理解和應(yīng)用，勻速圓周運動的特點.教學(xué)難點

角速度概念的理解和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解.課時安排

1課時

三維目標(biāo) 知識與技能

1.了解物體做圓周運動的特征.2.理解線速度、角速度和周期的概念，知道它們是描述物體做勻速圓周運動快慢的物理量，會用它們的公式進(jìn)行計算.3.理解線速度、角速度、周期之間的關(guān)系.過程與方法

1.聯(lián)系日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特征.2.知道描述物體做圓周運動快慢的方法，進(jìn)而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量：線速度v、角速度ω、周期T、轉(zhuǎn)速n等.3.探究線速度與角速度之間的關(guān)系.情感態(tài)度與價值觀

1.經(jīng)歷觀察、分析總結(jié)及探究等學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度.2.通過親身感悟，使學(xué)生獲得對描述圓周運動快慢的物理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關(guān)系的感性認(rèn)識.課前準(zhǔn)備

多媒體課件、機械鐘表、小球、細(xì)線、風(fēng)扇、雨傘、水等.教學(xué)過程 導(dǎo)入新課

演示導(dǎo)入

演示機械式鐘表時針、分針、秒針的運動情況（可以撥動鐘表的調(diào)節(jié)旋鈕），讓學(xué)生觀察后說出不同指針運動的特點，從而引出圓周運動的概念.情景導(dǎo)入

演示2：水淋在雨傘上，同時搖動傘柄.觀察：水滴沿切線方向飛出.思考：這說明什么？

結(jié)論：飛出的水滴在離開傘的瞬間，由于慣性要保持原來的速度方向，因而表明了切線方向即為此時刻線速度的方向.例1 分析下圖中，A、B兩點的線速度有什么關(guān)系.解析：主動輪通過皮帶、鏈條、齒輪等帶動從動輪的過程中，皮帶（鏈條）上各點以及兩輪邊緣上各點在相同的時間內(nèi)通過的弧長相等，所以它們線速度大小相等.答案：大小相等

二、角速度

學(xué)生閱讀教材并思考以下幾個問題： 1.角速度是描述圓周運動快慢的物理量；

2.角速度等于半徑轉(zhuǎn)過的角度φ和所用時間t的比值；(ω=3.角速度的單位是rad/s.結(jié)合數(shù)學(xué)知識，交流討論角速度的單位.說明：對某一確定的勻速圓周運動而言，角速度ω是恒定的.4.周期、頻率和轉(zhuǎn)速

學(xué)生閱讀教材并思考以下幾個問題：

做圓周運動的質(zhì)點運動一周所用的時間叫周期；周期的倒數(shù)（單位時間內(nèi)質(zhì)點完成周期性運動的次數(shù)）叫頻率；每秒鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù)叫轉(zhuǎn)速.注明：下列情況下，同一輪上各點的角速度相同.三、線速度、角速度、周期之間的關(guān)系

既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運動快慢的物理量，那么它們之間有什么樣的關(guān)系呢？

?)t

分析：一物體做半徑為r的勻速圓周運動，問：

1.它運動一周所用的時間叫周期，用T表示，它在周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長為2πr.由此可知它的線速度為2?rT.2.一個周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為2π，物體的角速度為通過思考總結(jié)得到：

2?.T2??r??T???v=ωr 2?????T?v?

答案：3∶1 1∶1 1∶1 課堂小結(jié)

本節(jié)課通過描述做勻速圓周運動物體的快慢問題，引入了勻速圓周運動的線速度與角速度及周期、頻率、轉(zhuǎn)速等概念，最后推導(dǎo)出線速度、角速度、周期間的關(guān)系.勻速圓周運動的實質(zhì)是勻速率圓周運動，它是一種變速運動.描述勻速圓周運動快慢的物理量：

線速度：v=角速度：ω=?s ?t?? ?t1周期與頻率：f=

T2?r2?相互關(guān)系：v=

ω=

v=rω

TT布置作業(yè)

教材“問題與練習(xí)”1、2、5.板書設(shè)計 5.圓周運動

一、描述勻速圓周運動的有關(guān)物理量

1.線速度

（1）定義：做圓周運動的物體通過的弧長與所用時間的比值（2）公式：v=?s(s為弧長,非位移)?t（3）物理意義 2.角速度

（1）定義：做圓周運動的物體的半徑掃過的角度與所用時間的比值（2）公式：ω=?? ?t（３）單位：rad/s（４）物理意義 3.轉(zhuǎn)速和周期

二、線速度、角速度、周期間的關(guān)系 v=rω ω=2? T活動與探究

(2)1 s內(nèi)可讀的扇區(qū)數(shù)為1 s×5 r/s×18/r=90(個),故可讀字節(jié)數(shù)=512×90=46 080(字節(jié)).說明：本題的用意是讓學(xué)生結(jié)合實際情況來理解勻速圓周運動.設(shè)計點評

本教學(xué)設(shè)計通過大量的生活實例，引導(dǎo)出圓周運動的定義.對比描述直線運動的物體運動快慢的速度概念，并結(jié)合實例得出線速度以及角速度的概念，并通過分析歸納得出線速度和角速度的關(guān)系.整個設(shè)計緊緊和學(xué)生的生活實際結(jié)合，化抽象為具體，較好地突破了難點.-