教学设计：6向心力 （一） 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。 3. 知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，知道合外力的作用效果。 （二） 过程与方法 1 .通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有 关，并学习目标 具体“做一做”来理解公式的含义。 2.经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，让学生领会解 决问题从特殊到一般的思维方法。并学会用运动 （三） 情感态度与价值观 1. 力。 经历从提出问题到解决问题、从特殊到一般的研究过程培养学生的问题意识及思维 能2. 实例、实验紧密联系生活，拉近物理与学生的距离，使学生感到物理就在身边，调 动科学 方法 核心 素养 物核素的大综合 法 素科理 心 养 四 要 之 学 学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣。 教学过程 环节一： 创设情境 引入课题 教师活动 展小几张有关圆周运动的图片（地球围 绕学生活动 观察生活中的圆周运动，思 观察 法 分析 太阳转动，摩天轮、水流星、过山车）， 考这些物体做匀速圆周运 动介绍生活中的圆周运动，提出问题：这 些物体为什么做圆周运动而不沿直线飞 去？引导学生认识匀速圆周运动，分析 匀速圆周运动的受力特点。 的原因。 思维 匀速圆周运动在实际生活中有很多实际应用，因此，通过引导学生观察生活实例，可以 有效地设计目的 激发学生学习匀速圆周运动的学习动机，并为学生学习匀速圆周运动创设了良好 学习情境。 环节二： 布置学习任务，要求学生带着前面提出 的合作探究 问题阅读教材“向心力”部分，通过 自主构建新知 学习或小组讨论完成【知识梳理 习或小组讨论完成[知识梳 理学生阅读教材，通过自主学 观察 法 物核素的理 心 养 四 1],结合向心加速度的知 科学 大要
设计目的
2.直观感 受，体验
向心力
设计目的
1.向心力
Ho老师辅导检查学生完成情况，根据 学生识，用牛顿第二定律推导向 推理 掌握情况补充讲解。 【知识梳理1】 ■1、向心力
心力的表达式，分析向心力 法 的方向和特点。
数学 素之 物理 观念 和科 学思 维 方法 1. 定义：做匀速圆周运动的物体受到了 指向圆心的合力,这个合力叫做向心力.
2. 方向：始终沿着半径指向圆心,方向 不断的变化
3. 表达式：
2
.. (1) (2)
V
F 向=m —
r
F 向二 mu)〉
0 TT
2
(3) f = m ( —)r
T 一
4. 向心力是根据力的作用效果来命名 的，凡是产生向心加速度的力，不管属 于哪种
学生是学习的主体，在课堂教学中应该让学生带着问题去主动学习以体现学生的主体 性。
设计如图所示的实验装置，将绳子的一 端固定在乒乓球上，穿过圆珠笔笔筒， 下面挂一物体，用手转动笔筒，使乒乓 球做圆周运动，绳子可将重物拉起。老 师示范演示并指导学生操作体验。
体验做圆周运动的物体需 要观察 法 法 直觉 物理 核心 素养 的四 大要 素之 科学 探究 一个向心力，定性感受向 心实验 力大小与圆周运动速度 的关系。
法 通过学生亲身体验，直观观察体验向心力，定性感受向心力大小与圆周运动速度的 关系，提高学生动手能力，培养学生科学探究的核心素养。
3.实验
探 究，
用圆 锥实 验原理。 摆验证 2、
介绍实验装置及两种实验方案，实
向心力
表 达式 验 演示并要求学生观察实验现象，记
1、 指导学生阅读教材实验部分，了解学生阅读教材实验部分，了 解实验仪器和实验原理。师 生合作完成实验，观察实验 现象记录数据。分析实验结 实 验 法
观 察 法
物
理 核心 素养 设计目
4.实例 探究，分析向心 力的来
源
录实 验数据，分析实验结果。（下面果并对实验结果的可靠性 比 较 的四 我演示实 验过程）
做出评估。
法
大
分 析
法
数学 法 逻辑 思维 法
方案：测，•合力展可向心力已=\"*＜了〉、 HU■5 0.1145 0. 0.0. H0.0.204410.2147700411738035555 5 2 方U二：Xlh.合力mgtanSsmg ~ 向心力 Fn = m（辛六招* +d） “力0. 1145 0.0 0 0. 0. 0.220260. 40873803542211252 3、对实验结果的可靠性做出评估。 通过圆锥摆验证向心力表达式是本节课的难点。通过实验验证，让学生回顾物体受力分 析求合力的方法，认识到向心力不是一种新的力，而是做圆周运动的物体所受的始终指 向圆心的合外力。使学生经历提出问题、设计实验、并进行实验、观察、测量、分析， 总结、归纳等过程，培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态度，严谨、细致、耐心 的思维品质。提高学生科学探究的核心素养。
【教师活动】出示几个生活中的圆周 逻辑 物理 运动，指导学生独立分析或小组讨论完 成
核心 分析 素养 四个圆周运动的向心力来源。老师辅 导检
法 的四 查学生完成情况，根据学生掌握情 况补充 大要 讲解。
素之 物理 分析下列几种圆周运动所需向心力 分别 观念 由什么力提供.
和科 学生小组讨论完成上述四 个圆周运动的向心力来源 及特点。
学思 维 flTi 目 ° ) * [ Z 口 (1 )绳子对小球的拉 力.⑵物块受到的静摩擦 力(1) 用细绳拉小球在光滑圆盘上做匀速 圆周运动如图甲). (也可以说是物块所受重 力、支持力、静摩擦力的合 力).(3)漏斗对小球的支持 力和小球所受重力的合 力.⑷静摩擦力提供向心 力. (2) 圆盘上物块随圆盘一起匀速转动(如 图乙). (3) 在光滑漏斗内壁上，小球做匀速圆周 运动(如图丙). ⑷汽车在水平路面转弯(如图丁). 设计目的 通过几个圆周运动向心力来源的实例分析，使学生掌握解决匀速圆周运动问题的方法。 提高学生科学思维的核心素养。 指导学生阅读教材，了解变速圆周运动 受力特点和一般的曲线运动处理方法. 老师辅导检查学生完成情况，根据学生 掌握情况补充讲解。 【知识梳理2】 【学生活动】阅读教材，了解 变速圆周运动受力特点和 一般的曲线运动处理方法. 通过自主学习或小组讨论 完成【知识梳理2】。 类比 法 逻辑 思维 法 极限 法 数学 法 物核素的大素科理 心 养 四 要 之 学 5.变速 圆周运 动和一 般的曲 线运动 思维 二、变速圆周运动和一般的曲线运动 1.变速圆周运动的合力：变速圆周运动 的合力产生两个方向的效果，如图所示. (1)跟圆周相切的分力氏：产生切向加 速度,此加速度描述线速度大小变化的 快慢. (2)指向圆心的分力F向:产生向心加速 度，此加速度描述线速度方向改变的快 慢. 2. 一般的曲线运动的处理方法 pOoO / _ ⑴一 般的曲线运动：运动轨迹既不是直线也 不是圆周的曲线运动. (2)处理方法：可以把曲线分割成许多很 短的小段，每一小段可看做一小段圆菰. 研究质点在这一小段的运动时，可以采 用圆周运动的处理方法进行处理. 设计目的 由匀速圆周运动推广到一般的曲线运动，体现了学习知识由简到难，由特殊到一 般的循序渐进特点，增强学生科学思维的核心素养。 环节三： 课堂检测 1.(向心力的理解)(多选)下面关于向心力 1.答案 ACD 的叙述中，正确的是() 解析向心力是根据力的 作用效果来命名的，它可以 是物体受力的合力，也可以 是某一个力的分力，因此， 在进行受力分析时，不能再 分析向心力.向心力时刻指 向圆心，与速度垂直，所以 向心力只改变速度方向，不 逻辑 思维 法 分析 综合 法 物核素的大素科理 心 养 四 要 之 学 A. 向心力的方向始终沿着半径指向圆 心，巩固练习 所以是一个变力 B. 做匀速圆周运动的物体，除了受到别 的物体对它的作用力外，还定卷卜个 向L、力的作用 思维 C. 向心力可以是重力、弹力、摩擦力中 的某个力，也可以是这些力中某几个力 的合力，或者是某一个力的分力
D.向心力只改变物体速度的方向，不改 变物体速度的大小
改变速度大小，A、C、D正 确.
2.（圆周运动中的动力学问题）如
图所 示，质量为1 kg的小球用细绳悬挂于。 点，将小球拉离竖直
位置释放后，到达 最低点时的速向心力由重力mg和
① \\MG 度为2 m/s,已知球心到 悬点的距绳的拉力FT
提供（如图所示）， c mv 离为1 m,重力加速度g=10 m/s2,
即 Fi—mg=— r 求小球在最低点时对绳的拉力的 2 〜 ,mv , 大小.
Ff
2
2.答案 14 N
解析小球在最低［丝 点时做圆周运动的
所以 FT = mg+一=（1X10
r
+半
N = 14 N
小球
的拉力与绳对小球的拉力 是一对作用力和反作用力， 所以小球在最低点时对绳 的拉力大小为14 N.
3.（圆周运动的向心力及有关计算）长为 L的细线，拴一质量为m的小球，细线 上端固定，让小球在水平面内做匀速圆 周运动，如图所示，求细线与竖直方向 成。角时：（重力加速度为g）
mg cos 0
(2)寸gLsin 仇an 0
（1） 细线中的拉力大小； （2）
解析（1）小球受重力及细 线的拉力两力作用，如图所 示，
小球运动的线速度的大小.
竖直方
FTCOS 3=mg,故拉力 FT= cos O'
(2)小球做圆周运动的半径r = Lsin 6, 向心力 Fn=FTsin 0=mgtan 2 V 而 Fn=rn~, 故小球的线速度V = 寸gEsin ^tan 0. 设计目的 小结和 板书设计 运用向心力表达式分析解决有关圆周运动的问题时本节课重点。引导学生运用下 解决具体的物理问题，使学生实现知识向能力的转化，增强学生科学思维的核心 一、 向心力 做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心 的合力叫做向心力。 注意 1•学方法 素1、 向心力是根据力的作用效果来命名的。 2、 向心力的方向与线速度的方向垂直， 起改变速度方向的作用，不改变速度的大小。 二、 向心力的来源分析 重力、弹力、摩擦力中的某个力，或某个力的分力或某几个力的合力。 三、 向心力的大小 2二 r v Fn - mrvn 或 Fn = m — r 四、 匀速圆周运动：仅有向心加速度的运动。 变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动运动。 课后作业 1、练习四(1) (3)
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