高中物理必修二向心力
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教学设计:2024秋季人教版高中物理必修第二册第六章圆周运动《向心力》教学目标(核心素养)1.物理观念:理解向心力的概念,掌握向心力是物体做圆周运动时所受合力的表现,明确向心力不是物体受到的某种新力,而是按效果命名的力。
2.科学思维:通过实例分析,学会运用牛顿第二定律分析圆周运动中向心力的来源,培养逻辑推理和问题解决能力。
3.科学探究:通过实验或模拟实验,观察不同条件下物体做圆周运动时的现象,探究向心力大小与哪些因素有关,提升科学探究能力。
4.科学态度与责任:认识圆周运动在日常生活和科学技术中的应用,如汽车转弯、天体运动等,激发探索自然规律的兴趣,培养用物理知识解决实际问题的意识。
教学重点•向心力的概念及其来源。
•理解和应用向心力公式F=mrv2=mrω2。
教学难点•理解向心力是效果力,不是物体实际受到的力。
•灵活运用向心力公式分析解决实际问题。
教学资源•多媒体课件(包含圆周运动视频、动画演示)。
•实验器材(如向心力演示器、小球、细绳、滑轮等)。
•教材、教辅资料及网络教学资源。
教学方法•讲授法结合演示法:通过教师讲解和实验演示,直观展示圆周运动及向心力的概念。
•探究学习法:引导学生设计实验,探究向心力大小与哪些因素有关。
•讨论交流法:组织学生分组讨论,分享对向心力理解的心得,促进思维碰撞。
教学过程导入新课•情境导入:播放一段汽车高速转弯时轮胎与地面摩擦产生响声的视频,提问学生:“为什么汽车能顺利转弯而不冲出路面?是什么力在起作用?”引发学生思考,引出圆周运动及向心力的概念。
新课教学1.概念建立:•讲解圆周运动的基本特点,强调物体做圆周运动时方向时刻改变,需要有力来改变其运动状态。
•引入向心力概念,解释向心力是使物体产生向心加速度、维持圆周运动所需的合力,不是物体实际受到的力,而是按效果命名的。
2.公式推导:•利用牛顿第二定律,从速度变化的角度推导向心力公式F=mrv2,解释公式中各物理量的含义。
听课记录:2024秋季人教版高中物理必修第二册第六章圆周运动《向心力》一、教学目标(核心素养)•物理观念:理解向心力的概念,掌握向心力在圆周运动中的作用及其来源。
•科学思维:通过逻辑推理和实验观察,分析向心力与物体运动状态的关系,培养物理模型建构能力。
•科学探究:通过实验或实例分析,探究向心力对圆周运动稳定性的影响。
•科学态度与责任:培养严谨的科学态度和实事求是的精神,认识到向心力在日常生活和工程技术中的重要性。
二、导入•教师行为:展示一段视频或动画,展示不同物体在圆周运动中的运动状态,如过山车、摩天轮、自行车轮等。
引导学生观察并思考:“这些物体为什么能够持续做圆周运动而不被甩出?是什么力在起作用?”•学生活动:观看视频或动画,积极思考教师提出的问题,尝试从物理学的角度解释物体能够持续做圆周运动的原因。
•过程点评:通过直观的视频或动画导入,有效激发了学生的学习兴趣和探究欲望。
问题设置具有启发性,引导学生主动思考向心力的概念和作用。
三、教学过程3.1 向心力的概念•教师行为:讲解向心力的定义,即指向圆心、使物体产生向心加速度的力。
通过实例分析(如小球在细绳牵引下做圆周运动),解释向心力是如何产生并维持圆周运动的。
•学生活动:认真听讲,理解向心力的概念和产生原因。
通过笔记或思维导图等方式,整理所学知识。
•过程点评:教师通过实例讲解,使抽象的向心力概念变得具体可感。
学生积极参与,对向心力的理解更加深入。
3.2 向心力的来源•教师行为:引导学生分析不同圆周运动中向心力的来源。
例如,在水平面内的匀速圆周运动中,向心力由绳子的拉力或轨道的支持力提供;在竖直平面内的圆周运动中,向心力可能由重力和拉力的合力提供。
通过公式推导和实例分析,让学生明确向心力的具体计算方法。
•学生活动:分组讨论,针对不同圆周运动实例分析向心力的来源和计算方法。
通过小组讨论和合作学习,加深对向心力来源和计算方法的理解。
•过程点评:通过分组讨论和合作学习,学生不仅掌握了向心力的计算方法,还学会了如何将理论知识应用于实际问题中。
第六章 圆周运动2.向心力 第1课时 向心力【课标定向】1.通过实验,探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。
2.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。
【素养导引】1.理解向心力的概念及其特点、表达式。
(物理观念)2.通过比较,知道变速圆周运动的合力与向心力的大小与方向。
(科学思维) 3.利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
(科学探究)一、向心力定义 做匀速圆周运动的物体受到总指向圆心的合力方向 始终沿着半径指向圆心 特点 只改变速度的方向 效果力 根据力的作用效果命名表达式F n =m v 2r=m ω2r二、变速圆周运动和一般曲线运动 1.变速圆周运动合力的作用效果: 变速圆周运动的合力产生两个方向的效果:(1)跟圆周相切的分力F t :与物体运动的方向平行,改变线速度的大小。
(2)指向圆心的分力F n :与物体运动的方向垂直,改变线速度的方向。
2.一般曲线运动:(1)曲线运动:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动,称为一般的曲线运动,如图所示。
(2)处理方法:将曲线分割成为许多很短的小段,这样,质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。
[思考] 如图为公路自行车比赛中运动员正在水平路面上做匀速圆周运动。
若将运动员与自行车看成整体,则运动员转弯时所需向心力的来源如何?所受的合力方向及作用效果是什么?提示:运动员转弯时所需向心力由重力、支持力和地面对车轮的摩擦力的合力提供。
合力指向圆心,充当向心力,改变速度的方向。
如图,一辆汽车正匀速通过一段弯道公路。
判断以下问题:1.汽车受到的合力为零。
( ×)2.汽车做圆周运动的向心力由汽车的牵引力提供。
( ×)3.汽车做圆周运动的向心力既可以改变汽车速度大小,也可以改变汽车速度方向。
( ×)一、向心力的理解及来源分析如图所示,飞机在空中水平面内做匀速圆周运动;滑冰运动员在水平面内做匀速圆周运动。
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专业. 向心力的来源分析
对于向心力的来源分析,它有三种情况1、某个力提供,2、某几个力的合力提供,3、某个力的分力提供。
例1 以下物体做匀速圆周运动时,向心力分别由什么力提供?
1、人造地球卫星线地球运动时;——由万有引力提供;
2、电子绕原子核运动时;——由库仑力提供;
3、小球在光滑的水平桌面上运动〔如图2〕;——由重力、支持力、拉力的合力提供;
4、小球在水平面内运动〔如图3〕;——由重力、拉力的合力提供〔如图6〕
5、玻璃球沿碗〔透明〕的内壁在水平面内运动;或者漏斗里的运动〔如图4〕〔不计摩擦〕——由重力、支持力的合力提供〔如图7〕
6、使转台匀速转动,转台上的物体也随之做匀速圆周运动,转台与物体间没有相对滑动〔如图5〕——由静摩擦力提供即合力〔如图8〕
7、汽车过拱桥和汽车过凹桥
8、水平面上汽车的转弯,在倾斜面上的汽车转弯
9、圆柱内壁上物体的圆周运动
10、转动的试管分析里面的液体运动的向心力
11、在竖直面上的物体的运动,细绳小球模型,杆球模型
12、套在光滑杆上的圆环的向心力
13、单摆,及变型摆
14、圆锥摆拓展
15、双星模型及类双星模型
小结:分析匀速圆周运动向心力的来源,在具体问题中首先要对物体进行受力分析,根据受力来加以确定,由合力提供,也可能弹力、摩擦力等中的某一种力提供。
圆周运动的向心力及其应用【学习目标】1、理解向心力的特点及其来源2、理解匀速圆周运动的条件以及匀速圆周运动和变速圆周运动的区别3、能够熟练地运用力学的基本方法解决圆周运动问题5、理解外力所能提供的向心力和做圆周运动所需要的向心力之间的关系,以此为根据理解向心运动和离心运动。
【要点梳理】要点一、物体做匀速圆周运动的条件要点诠释:物体做匀速圆周运动的条件:具有一定速度的物体,在大小不变且方向总是与速度方向垂直的合外力的作用下做匀速圆周运动。
说明:从物体受到的合外力、初速度以及它们的方向关系上探讨物体的运动情况,是理解运动和力关系的基本方法。
要点二、关于向心力及其来源1、向心力要点诠释(1)向心力的定义:在圆周运动中,物体受到的合力在沿着半径方向上的分量叫做向心力.(2)向心力的作用:是改变线速度的方向产生向心加速度的原因。
(3)向心力的大小:22vF ma m mrrω===向向向心力的大小等于物体的质量和向心加速度的乘积;对于确定的物体,在半径一定的情况下,向心力的大小正比于线速度的平方,也正比于角速度的平方;线速度一定时,向心力反比于圆周运动的半径;角速度一定时,向心力正比于圆周运动的半径。
如果是匀速圆周运动则有:22222244vF ma m mr mr mr fr Tπωπ=====向向(4)向心力的方向:与速度方向垂直,沿半径指向圆心。
(5)关于向心力的说明:①向心力是按效果命名的,它不是某种性质的力;②匀速圆周运动中的向心力始终垂直于物体运动的速度方向,所以它只能改变物体的速度方向,不能改变速度的大小;③无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动,向心力总是变力,但是在匀速圆周运动中向心力的大小是不变的,仅方向不断变化。
2、向心力的来源要点诠释(1)向心力不是一种特殊的力。
重力(万有引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的合力或分力都可以作为向心力。
(2)匀速圆周运动的实例及对应的向心力的来源 (如表所示):要点三、匀速圆周运动与变速圆周运动的区别1、从向心力看匀速圆周运动和变速圆周运动要点诠释:(1)匀速圆周运动的向心力大小不变,由物体所受到的合外力完全提供,换言之也就是说物体受到的合外力完全充当向心力的角色。
新人教版高中物理必修二《向心力》精品教案
[课外训练]
1.如图6.7—5所示,一圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一木块,当圆盘匀速转动时,木块随圆盘一起运动,那么…( )
A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心
B.木块受到圆盘对它的摩擦力.方向指向圆盘中心
C.因为木块与圆盘一起做匀速转动,所以它们之间没有摩擦力
D.因为摩擦力总是阻碍物体运动的,所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块运动方向相反
2.一个2.0kg的物体在半径是1.6 m的圆周上以4 m/s的速率运动,向心加速度为多大?所需向心力为多大?
3.太阳的质量是1.98X1030kg,它离开银河系中心大约3万光年(1光年:9.46X1012km),它以250km/s的速率绕着银河系中心转动.计算太阳绕银河系中心转动的向心力.
4.关于匀速圆周运动的周期大小,下列判断正确的是…………………( )
A.若线速度越大,则周期一定越小B.若角速度越大,则周期一定越小
C.若半径越大,则周期一定越大D.若向心加速度越大,则周期一定越大
5.线的一端系一个重物,手执线的另一端使重物在光滑水平面上做匀速圆周运动,当转速相同时.线长易断,还是线短易断?为什么?如果重物运动时系线被桌上的一个钉子挡住,随后重物以不变的速率在系线的牵引下绕钉子做圆周运动,系线碰钉子时钉子离重物越远线易断?还是离重物越近线易断?为什么?
6.如图6.7-6所示,线段OA=2AB.A、B两球质量相等.当它们绕O点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时,两线段的拉力之比为多少?
作业:新学案22页训练2,23页8题
学习札记。