2018年教科版物理必修2 第2章 2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
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向心力,向心加速度说课稿向心力,向心加速度说课稿作为一位优秀的人民教师,时常需要用到说课稿,借助说课稿可以让教学工作更科学化。
怎样写说课稿才更能起到其作用呢?下面是小编帮大家整理的向心力,向心加速度说课稿,希望能够帮助到大家。
向心力,向心加速度说课稿篇1一、教材分析本节内容是高中物理教材第五章匀速圆周运动中的一节,在此之前,学生已经学习过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量。
本节是本章的重点,学好这一节可以为学好本章应用部分以及万有引力知识作必要准备。
二、教学目标1.知识目标:理解什么是向心力,什么是向心加速度。
能运用向心力和向心加速度的公式解答有关问题。
2.能力目标:懂得用控制变量法研究物理问题,培养学生的实验能力、分析能力、解决实际问题的能力。
3.情感目标:学习科学研究方法和科学研究态度。
三、教学重点与难点1.重点:向心力大小与m、r、ω的关系2.难点:①理解向心力的概念②理解公式a=rw2和a=v2/r四、教学方法:由于学生刚刚步入高中,对高中物理学习还缺乏方法,习惯于硬套公式,而本节内容涉及公式较多,会给学生带来较大的困难,所以需要教师引导学生主动探究,自己归纳结论,理解记忆公式,从而达到能灵活运用的目的。
因此本课采用“引导探究”式教学法,该教学法以解决问题为中心,注重学生的独立钻研,着眼于创造思维的培养,充分发挥学生的主动性。
其主要程序是:提出问题→科学猜想→设计实验→探索研究→得出结论→指导实践。
它不仅重视知识的获得,而且更重视学生获取知识的过程及方法,更加突出了学生的主动学习。
学生活动约占课时的1/2,课堂气氛将比较活跃,能真正体现“以教为主导,以学为主体”的教学思想。
五、教学用具1.多媒体、录象短片、课件2.学生分组实验器材:弹簧秤,绳子,小球(若干个),圆珠笔杆套六、教学过程(一)向心力概念:复习上节内容,播放几个匀速圆周运动实例的录象短片,引导学生逐一进行受力分析,让学生发现,做匀速圆周运动的物体受到的合力总是指向轨迹圆心,从而得出向心力的`概念,理解向心力是做匀速圆周运动物体所受的合力,是按效果命名的,并理解它的方向和作用。
高中物理公式匀速圆周运动高中物理公式1.线速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf 向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合周期与频率:T=1/f 6.角速度与线速度的关系:V=ωr角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)主要物理量及单位:弧长(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);频率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);转速(n):r/s;半径(r):米(m);线速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
注:向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直,指向圆心;做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断改变。
相关推荐加速度a=(Vt-V0)/t(以V0为正方向,a与V0同向(加速)a>0;a与V0反向(减速)则a<0)实验用推论Δs=aT2(Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差)主要物理量及单位:初速度(V0):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t):秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算:1m/s=3.6km/h。
a=(Vt-V o)/t只是测量式,不是决定式;其它相关内容:质点、位移和路程、参考系、时间与时刻、s--t 图、v--t图/速度与速率、瞬时速度。
质点的运动----曲线运动、万有引力平抛运动竖直方向位移:y=gt2/2运动时间t=(2y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[V02+(gt)2]1/2合速度方向与水平夹角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0合位移:s=(x2+y2)1/2位移方向与水平夹角α:tgα=y/x=gt/2V0水平方向加速度:ax=0;竖直方向加速度:ay=g注:平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为g,通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖直方向的自由落体运动的合成;运动时间由下落高度h(y)决定与水平抛出速度无关;θ与β的关系为tgβ=2tgα;在平抛运动中时间t是解题关键;(5)做曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。
匀速圆周运动知识点解析1.匀速圆周运动的定义(1)轨迹是圆周的运动叫圆周运动。
(2)质点沿圆周运动,如果在相同时间里通过的弧长相等,这种运动叫匀速圆周运动。
(3)匀速圆周运动是最简单的圆周运动形式,也是最基本的曲线运动之一。
(4)匀速圆周运动是一种理想化的运动形式。
许多物体的运动接近这种运动,具有一定的实际意义。
一般圆周运动,也可以取一段较短的时间(或弧长)看成是匀速圆周运动。
2.周期(1)物体做匀速圆周运动时,运动一周所用的时间。
(2)周期用符号T表示,单位是秒。
(3)周期是反映重复性运动的运动快慢的物理量。
它从另一个角度描述了物体的运动。
3.线速度(1)物体做匀速圆周运动时,通过的弧长s跟通过这段弧长所用时间t的比值,叫运动物体线速度大小。
线速度的方向为圆周上某点的切线方向。
(2)线速度的计算公式:(3)线速度的意义:线速度实质上还是物体某一时刻的瞬时速度,虽然是用弧长和时间的比定义了速度大小,但当时间t趋于零时,弧长和为区别角速度而取名为线速度。
4.角速度转过这些角度所用时间t的比值,叫物体做匀速圆周运动的角速度。
(2)角速度计算公式:(3)角速度单位为:弧度/秒(rad/s)。
(4)角速度是矢量,方向为右手螺旋法则的大拇指的指向。
(5)角速度是描述转动快慢的物理量。
在描述转动效果时,它比用线速度描述更具有代表性。
5.向心加速度(1)匀速圆周运动的加速度方向匀速圆周运动的速度大小不变,速度的方向时刻在变,由于速度方向的变化,质点一定具有加速度,该加速度反映速度方向变化的快慢,该加速度的方向沿着半径指向圆心。
设质点沿半径是r的圆周做匀速圆周运动,在某时刻它处于A点,速度是vA,经过很短时间Δt后,运动到B点,速度为vB。
根据矢量合成的三角形法则可知,矢量vA与Δv之和等于vB,所以Δv是质点在A点时的加速度。
如图4-20。
时Δv便垂直于vA。
而vA是圆的切线,故Δv是指向圆心的。
即A点加速度指向圆心,所以匀速圆周运动的加速度又叫向心加速度。
教科版必修2《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》评课稿一、课程概述《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》是教科版必修2中的一节物理课程,该课程主要讲解匀速圆周运动中的向心力和向心加速度的概念、计算方法以及相关公式的推导。
学习本课程有助于学生进一步理解物体在圆周运动中的力学特性,培养学生的观察能力和动手能力,为学生今后学习高级物理课程打下坚实的基础。
二、教学目标知识目标1.掌握匀速圆周运动的基本概念;2.理解向心力和向心加速度的定义;3.掌握向心力和向心加速度的计算方法;4.理解向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系。
能力目标1.能够分析物体在匀速圆周运动中的向心力和向心加速度的变化规律;2.能够运用所学知识解决简单的匀速圆周运动问题。
情感目标培养学生对物理学科的兴趣,激发学生学习物理的积极性,培养学生的观察和思考能力。
三、教学重点与难点教学重点1.向心力的计算方法;2.向心加速度的计算方法;3.向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系。
教学难点向心力和向心加速度的计算方法和推导过程较为抽象,学生需要透彻理解相关概念,掌握计算方法并能运用到具体问题中。
四、教学内容与方法教学内容1.向心力的定义与计算方法;2.向心加速度的定义与计算方法;3.向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系。
教学方法1.演示法:通过实例演示匀速圆周运动中向心力和向心加速度的计算方法;2.归纳法:结合具体例子,引导学生总结向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系;3.练习法:提供大量的练习题,让学生充分练习运用所学知识解决问题。
五、教学过程步骤一:导入通过提问的方式,引导学生回顾匀速圆周运动的基本概念和相关公式,准备进入今天的学习内容。
步骤二:向心力的定义和计算方法1.定义:向心力是物体在圆周运动中受到的指向圆心的力,它的大小与物体的质量、速度和半径有关。
2.公式:向心力的大小可以通过以下公式计算:向心力 Fc = m * v * v / r,其中 Fc表示向心力,m表示物体质量,v表示物体的速度,r表示物体所运动的半径。
一、圆周运动中的动力学分析1.向心加速度:描述速度方向变化快慢的物理量。
公式:r Tv r v r a n 22224πωω====。
2.向心力:作用效果产生向心加速度,F n =ma n 。
3.向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。
4.向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆心的位置。
(2)分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。
解决圆周运动问题的主要步骤(1)审清题意,确定研究对象;(2)分析物体的运动情况,即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等; (3)分析物体的受力情况,画出受力示意图,确定向心力的来源; (4)根据牛顿运动定律及向心力公式列方程。
二、竖直平面内圆周运动的绳模型与杆模型问题1.在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等),称为“绳(环)约束模型”,二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等),称为“杆(管道)约束模型”。
2.绳、杆模型涉及的临界问题3.竖直面内圆周运动的求解思路(1)定模型:首先判断是轻绳模型还是轻杆模型,两种模型过最高点的临界条件不同。
(2)确定临界点:gr v =临,对轻绳模型来说是能否通过最高点的临界点,而对轻杆模型来说是F N表现为支持力还是拉力的临界点。
(3)研究状态:通常情况下竖直平面内的圆周运动只涉及最高点和最低点的运动情况。
(4)受力分析:对物体在最高点或最低点时进行受力分析,根据牛顿第二定律列出方程,F 合=F 向。
(5)过程分析:应用动能定理或机械能守恒定律将初、末两个状态联系起来列方程。
(2018·四川省攀枝花市第十二中学)甲、乙两质点做匀速圆周运动,甲的质量与转动半径都分别是乙的一半,当甲转动60圈时,乙正好转45圈,则甲与乙的向心力之比为A.4:9 B.4:3 C.3:4 D.9:4【参考答案】A1.如图所示,一个圆盘在水平面内匀速转动,盘面上有一个小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
1.定义:做匀速圆周运动的物体所受合力方向始终指向圆心,这个合力就叫做向心力.
2.方向:始终指向圆心,总是与运动方向垂直. 3.作用:向心力只改变速度方向,不改变速度大小.
4.来源:向心力是按照力的作用效果命名的.可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供.
5.公式:F =mω2r 或F =m v
2
r .
1.做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力.(×) 2.向心力和重力、弹力一样,是性质力.(×)
3.向心力可以由重力或弹力等来充当,是效果力.(√)
如图2-2-1所示,滑冰运动员转弯时为什么要向转弯处的内侧倾斜身体?
图2-2-1
【提示】 倾斜身体是为了获得冰面对运动员向内侧的静摩擦力,从而获得做圆周运动所需要的向心力.
如图2-2-2所示,汽车正在匀速率转弯,小球正在绳子拉力作用下做匀速圆周运动,请思考:
图2-2-2
探讨1:它们的向心力分别是由什么力提供的?
【提示】 汽车转弯时的向心力由地面的静摩擦力提供,小球的向心力由重力和绳子拉力的合力提供.
探讨2:物体做匀速圆周运动时,它所受的向心力的大小、方向有什么特点? 【提示】 大小不变,方向时刻改变.
1.向心力大小的计算
F =m v 2r =mrω2
=mωv =m 4π2T 2r ,在匀速圆周运动中,向心力大小不变;在非匀速圆周运动中,其大小随速率v 的变化而变化.
2.向心力来源的分析
物体做圆周运动时,向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供.可以由一
个力充当向心力;也可以由几个力的合力充当向心力;还可以是某个力的分力充当向心力.
1.(多选)对于做匀速圆周运动的物体,下列判断正确的是()
A.合力的大小不变,方向一定指向圆心
B.合力的大小不变,方向也不变
C.合力产生的效果既改变速度的方向,又改变速度的大小
D.合力产生的效果只改变速度的方向,不改变速度的大小
【解析】匀速圆周运动的合力等于向心力,由于线速度v的大小不变,故F合只能时刻与v的方向垂直,即指向圆心,故A对、B错;由合力F合的方向时刻与速度的方向垂直而沿切线方向无分力,故该力只改变速度的方向,不改变速度的大小,C错、D对.
【答案】AD
2.(多选)用细绳拴着小球做圆锥摆运动,如图2-2-3所示,下列说法正确的是()
图2-2-3
A.小球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用
B.小球做圆周运动的向心力是重力和绳子的拉力的合力
C.向心力的大小可以表示为F=mrω2,也可以表示为F=mg tan θ
D.以上说法都正确
【解析】小球受两个力的作用:重力和绳子的拉力,两个力的合力提供向心力,因此有F=mg tan θ=mrω2.所以正确答案为B、C.
【答案】BC
3.(多选)在光滑的水平面上,用长为l的细线拴一质量为m的小球,使小球以角速度ω做匀速圆周运动.下列说法中正确的是()
【导学号:22852034】A.l、ω不变,m越大线越易被拉断
B.m、ω不变,l越小线越易被拉断
C.m、l不变,ω越大线越易被拉断
D.m不变,l减半且角速度加倍时,线的拉力不变
【解析】在光滑的水平面上,细线对小球的拉力提供小球做圆周运动的向心力.由F=mrω2知,在角速度ω不变时,F与小球的质量m、半径l都成正比,A正确,B错误;在质量m不变时,F与l、ω2成正比,C正确,D错误.【答案】AC
向心力与合外力判断方法
(1)向心力是按力的作用效果来命名的,它不是某种确定性质的力,可以由某个力来提供,也可以由某个力的分力或几个力的合力来提供.
(2)对于匀速圆周运动,合外力提供物体做圆周运动的向心力;对于非匀速圆周运动,其合外力不指向圆心,它既要改变线速度大小,又要改变线速度方向,
向心力是合外力的一个分力.
(3)无论是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动,物体所受各力沿半径方向分量的矢量和为向心力.
1.定义
做圆周运动的物体受到向心力的作用,由向心力产生的加速度.叫做向心加速度.
2.大小 a =ω2
r =v 2
r .
3.方向
向心加速度的方向时刻与速度方向垂直,且始终指向圆心.
1.向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.(√) 2.由于匀速圆周运动的速度大小不变,故向心加速度不变.(×) 3.由于a =ω2r ,则向心加速度与半径成正比.(×)
如图2-2-4所示,地球在不停地公转和自转,关于地球的自转,
图2-2-4
思考以下问题:
地球上各地的角速度、线速度、向心加速度是否相同?
【提示】地球上各地线速度和向心加速度不同.角速度相同.
如图2-2-5所示,自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样,A、B、C是它们边缘上的三个点,请思考:
图2-2-5
探讨1:哪两个点的向心加速度与半径成正比?
【提示】B、C两点的向心加速度与半径成正比.
探讨2:哪两个点的向心加速度与半径成反比?
【提示】A、B两点的向心加速度与半径成反比.
1.方向
向心加速度总是沿着圆周运动的半径指向圆心,不论加速度a的大小是否变化,a的方向是时刻改变的,所以圆周运动一定是变加速运动.
2.大小
(1)向心加速度的几种表达式
(2)a与r的关系图像如图2-2-6所示
图2-2-6
(3)理解
①当匀速圆周运动的半径一定时,向心加速度的大小与角速度的平方成正比,也与线速度的平方成正比.随频率的增加或周期的减小而增大.
②当角速度一定时,向心加速度与运动半径成正比.
③当线速度一定时,向心加速度与运动半径成反比.
4.如下列选项所示,细绳的一端固定,另一端系一小球,让小球在光滑水平面内做匀速圆周运动,关于小球运动到P点时的加速度方向可能正确的是()
【解析】做匀速圆周运动的物体的加速度就是向心加速度,其方向指向圆心,B正确.
【答案】 B
5.如图2-2-7所示,质量为m的木块从半径为R的半球形碗口下滑到碗的最低点的过程中,如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变,那么()
【导学号:22852035】
图2-2-7
A.加速度为零
B.加速度恒定
C.加速度大小不变,方向时刻改变,但不一定指向圆心
D.加速度大小不变,方向时刻指向圆心
【解析】由题意知,木块做匀速圆周运动,木块的加速度大小不变,方向时刻指向圆心,D正确,A、B、C错误.
【答案】 D
6.如图2-2-8所示,长为l的细线一端固定在O点,另一端拴一质量为m
的小球,让小球在水平面内做角速度为ω的匀速圆周运动,细线与竖直方向成θ角,求小球运动的向心加速度.
图2-2-8
【解析】方法一:小球在水平面内做匀速圆周运动,受力分析如图所示,
小球重力和细线拉力的合力提供小球的向心力,
根据牛顿第二定律,有mg tan θ=ma
解得a=g tan θ
方法二:小球在水平面内做匀速圆周运动,根据向心加速度的公式,有a=ω2r
根据几何关系,有r=l sin θ
联立上式,解得a=ω2l sin θ.
【答案】g tan θ(或ω2l sin θ)
分析向心加速度时两点注意
(1)向心加速度的每一个公式都涉及三个物理量的变化关系,必须在某一物理量不变时分析另外两个物理量之间的关系.
(2)在比较转动物体上做圆周运动的各点的向心加速度的大小时,应先确定各点是线速度相等,还是角速度相同.在线速度相等时,向心加速度与半径成反比,在角速度相等时,向心加速度与半径成正比.。