5.6 向心力 教案(新人教版必修2)

“向心力”教学设计【教学内容分析】教材先由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力的概念，接着利用圆锥摆粗略验证向心力表达式，最后分析一般曲线运动和变速圆周运动中的向心力。

可利用带细线的小球模拟现实中的圆周运动，完成初步的“实例——模型”的转化。

【教学目标】1.知识与技能：（1）理解向心力的概念；（2) 知道向心力大小与那些因素有关，理解公式的确切含义，并能用来计算；(3) 会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析、讨论与圆周运动相关的物理现象；2.过程与方法：(1) 通过向心力概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法；(2) 体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用3.情感态度和价值观：(1) 培养学生实事求是的科学态度；(2) 通过探究活动，使学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心；(3) 通过向心力和向心加速度概念的学习，认识实验对物理学研究的作用，体会物理规律与生活的联系。

【教学策略设计】1.教法与学法：(1) 教法：采用媒体展示，提出问题，演示过程，指导实验，总结结论，反馈评价。

(2) 学法：独立观察、分析小结，发表见解，小组讨论，了解原理，动手操作实验，总结分析数据，验证理论，掌握理论，运用规律解决其他实际问题。

2.教学媒体设计：视频：（1）水流星，双人滑冰过程，其中加入由实物图片到素描图片到模型的演化过程。

幻灯片：辅助展示教学过程黑板：出示标题，竖直圆周运动一般位置的受力分析图，例题讲解。

3.教学过程设计：【导入新课】(1) 情景导入：利用双人滑冰视频，匀速圆周运动的物体需要力,从力的角度继续研究匀速圆周运动.(2)复习导入：观察模拟后完成学案。

学案内容：小结：物体做匀速圆周运动是因为受到力的作用，这些力的合力指向圆心，我们把这个指向圆心的合力叫向心力。

教师活动：带细线的小球圆周运动；提出问题“为什么物体没飞出去而是沿圆周运动？”根据学生发言总结，给出向心力定义。

学生活动：考虑为什么小球没有沿着直线飞出去，而是沿一个圆周运动；对小球进行受力分析；完成学案内容并进行小组讨论。

56 向心力〖精讲精练〗〖知识精讲〗知识点1、向心力（1）向心力的定义：做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。

（2）向心力的大小：F=mv2/r=mrω2=mr（2π/T）2=mr（2πn）2（3）向心力的作用效果：向心力总是指向圆心，而线速度是沿圆周的切线方向，故向心力的始终与线速度垂直。

所以向心力的作用效果只改变物体的速度方向而不改变物体的速度大小。

（4）向心力的来源：向心力是从力的作用效果命名的。

凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力。

它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。

当物体做匀速圆周运动时，合外力就是向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力就是向心力。

〖例1〗如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是：A、绳的拉力。

B、重力和绳的拉力的合力。

C、重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力。

D、绳的拉力和重力沿绳方向的合力。

〖思路分析〗本题考查向心力和绳子的有关知识。

如图所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力作用，向心力是指向圆心方向的合力。

因此，它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向的分力的合力。

故选CD。

〖答案〗CD〖总结〗非匀速圆周运动，绳的拉力一重力的合力不是向心力。

〖变式训练1〗质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动如图所示，经过最高点而不脱离轨道的速度临界值是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力值是：A、0B、mgC、3mgD、5mg〖答案〗C知识点2：变速圆周运动和一般的曲线运动（1）变速圆周运动物体所受的合力，并不指向圆心。

这一合力F可以分解为互相垂直的两个力；跟圆周相切的分力F T和指向圆心方向的分力F n。

图(2)§5.6 向心力【学习目标】1.知道向心力的概念、方向及数学表达式。

2.掌握应用牛顿第二定律处理圆周运动问题时的一般的思路和方法。

3.进一步体会匀速圆周运动相比一般的圆周运动、一般的曲线运动的特殊性和一般性。

【学习重难点】1.重点：向心力的方向和数学表达式。

2.难点：实际问题分析向心力的来源。

【学习方法】自主学习、合作交流、讲授法、练习法等。

【课时安排】 1课时【学习过程】一、导入新课：物体做匀速圆周运动时，存在向心加速度，据牛顿第二定律，必然受到相应的力，那么这个力又有什么特点？用手抡一个被绳子系着的物体使其在光滑水平面上做匀速圆周运动，感受这个力的大小和方向。

二、多媒体展示问题，学生带着问题学习教材，交流讨论。

1.向心力的概念和数学表达式2.简述匀速圆周运动和变速圆周运动在动力学上的差异 三、师生互动参与上述问题的学习与讨论1.学生互动学习交流发言。

2.教师指导、帮助学生进一步学习总结（结合课件展示）。

（1）向心力 ①概念：物体做匀速圆周运动时受到的沿半径方向指向圆心 的合力叫做向心力。

②方向：沿半径指向圆心。

③大小：2222= m m()n n v F ma m r r r T πω=== ，显然匀 速圆周的向心力大小不变，但向心力不断变化。

简述P 23实验“用圆周摆粗略验证向心力的表达式”中思路方法。

（2）变速圆周运动的动力学分析①常见的分析处理方法：如图（2）所示，将合力沿切线方向和法向方向两个相互垂直的两个方向进行分解。

沿法线方向的分力即为向心力F n ，改变物点运动的方向，产生法向的加速度a n ；合力沿切线方向的分力F τ，改变物体运动的速率，产生切向的加速度a τ，如果a τ的方向与速度方向同向，物体做加速运动，反之，物体做减速运动。

沿法向方向的定量关系，公式依然成立:22= m n n v F ma m r r ω== ②物体做匀速圆周运动时速率不变，必有F τ=0，a τ=0 ，即合力全部用来提供向心力。

向心力【教材分析】本节是普通高中实验教科书物理必修2，向心力。

《向心力》具有承前启后的作用。

为了学习《向心力》前面已有很多知识铺垫，如：描述圆周运动的概念及物理量，包括向心加速度。

这是前，那么后呢？学好本节可以为下一节“生活中的圆周运动”部分及万有引力知识做必要准备，所以本节是本章乃至本册的重要内容【学情分析】1.学生需求分析：学生无须参加高考，所需求的是会考要求。

针对这一要求，可将部分知识点从略或舍去（如：非匀速圆周运动）。

尽量将简单的内容分析透彻，是学生易于接受。

2.学生掌握水平分析：已经学习了匀速圆周运动，对匀速圆周运动有了一定的理解。

知道描述匀速圆周运动快慢的物理量——线速度、角速度、周期、转速，并了解它们之间的关系。

学生明白匀速圆周运动是一种变速运动，因为它的线速度方向时刻在变，但并不理解其原因，为什么线速度的方向时刻在变？是什么力来改变物体的这种运动状态，这个力有何特点？学生带着这些疑问来进入本节课的学习。

【教学目标】1、知识与技能（1）了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的一种力。

（2）知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行简单的情景计算。

2、过程与方法（1）通过对向心力概念的探究体验，让学生理解其概念的内涵。

（2）通过对向心力大小与哪些因素有关的探究，并熟悉科学探究的一般过程：提出问题——猜想与假设——实验验证——分析数据——得出结论。

3、情感态度价值观实验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边，调动学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣。

【教学重难点】1、教学重点：明确向心力的概念、性质、公式。

2、教学难点：向心力大小和方向。

【教学方法】探究、讲授、小组讨论、练习【教具准备】多媒体smart课件、互动式电子白板、小球、绳子、向心力演示器等【课时安排】1课时。

【教学过程】一、复习引入教师活动：同学们，大家下午好！前面我们学习了，描述匀速圆周运动的几个物理量，他们是线速度、角速度、周期、转速和向心加速度。

四川省雷波县民族中学高中物理 5.6 向心力教案 新人教版必修2一.学习目标：（一）课标要求1．理解向心力的概念及其表达式的确切含义．2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算． 3．知道向心力是效果力，理解力是产生加速度的原因，理解做圆周运动供等于需的思想． （二）重、难点1．明确向心力的意义、作用、公式及其变形．2．理解向心力是效果力是某个力或几个力沿半径方向的合力提供的。

二.巩固基础：1．关于向心力，以下说法正确的是（ ）A ．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B ．向心力就是做圆周运动的物体所受的合力C ．向心力是线速度方向变化的原因D ．向心力是线速度大小变化的原因2．在匀速圆周运动中，下列物理量不变的是（ ）A ．向心加速度B ．线速度C ．向心力D ．角速度3 .如图所示，在光滑水平玻璃板面上，一质量为 m 的小球在绳的拉力作用下绕固定点O 做半径为 r 的匀速圆周运动，线速度的大小为 v ，下列说法正确的是（ ）A ．绳子的拉力为恒力，其大小为rv m 2B ．小球的重力与水平面的弹力相抵消，绳子的拉力提供小球的向心力，大小为rv m 2C ．小球所需的向心力为mvrD ．向心加速度恒定不变，其大小为rv 24． 如图所示的圆锥摆中，摆球在水平面上作匀速圆周运动，关于摆球的受力情况，下列说法中正确的是（ ） A ．摆球受重力、拉力和向心力的作用 B ．摆球受拉力和向心力的作用 C ．摆球受拉力和重力的作用 D ．摆球A 受重力和向心力的作用O5．一个物体紧贴圆筒的内壁随圆筒一起做匀速圆周运动，如图所示，提供物体做匀速圆周运动的向心力是 ( )A ．重力B ．弹力C ．静摩擦力D ．滑动摩擦力6．如图所示，轻绳一端系一小球，另一端固定于O 点，在O 点正下方的P 点钉一颗钉子，使悬线拉紧与竖直方向成一角度θ，然后由静止释放小球，当悬线碰到钉子时（速度大小保持不变） （ ）A.小球的角速度不变B.小球的向心加速度不变C.小球的向心力突然变大D.悬线所受的拉力不变7．狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速率行驶，下图为四个关于雪橇受到的牵引力F 及摩擦力F f 的示意图（O 为圆心），其中正确的是（ ）8．如图所示，小车下面用长为L=3m 的钢丝绳吊着质量为m=3.0×103kg 的货物，以速度v =2m/s 水平匀速行驶。

第六节 向心力新课标要求（一）知识与技能1、理解向心力的概念。

2、知道向心力大小与哪些因素有关。

理解公式的确切含义，并能用来进行计算。

3、知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。

（二）过程与方法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，并理解公式的含义。

（三）情感、态度与价值观1、 在实验中，培养动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。

2、 感受成功的快乐，体会实验的意义，激发学习物理的兴趣。

教学重点明确向心力的意义、作用、公式及其变形。

教学难点如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。

教学过程（一）引入新课教师活动：前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，知道了如何描述圆周运动。

这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征――向心力。

（二）进行新课1、向心力教师活动：指导学生阅读教材 “向心力”部分，思考并回答以下问题：1、举出几个物体做圆周运动的实例，说明这些物体为什么不沿直线飞去。

2、用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。

学生活动：认真阅读教材，列举并分析实例，体会向心力的作用效果，并根据牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。

学生代表发表自己的见解。

教师活动：倾听学生回答，帮助学生分析实例，引导学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。

投影向心力表达式：rv m F n 2=或2ωmr F n = 点评：激发学生的思维，充分调动学习的积极性。

通过学生发表见解，培养学生语言表达能力和分析问题的能力。

2、实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式教师活动：指导学生阅读教材 “实验”部分，引导学生思考下面的问题：1、实验器材有哪些？2、简述实验原理（怎样达到验证的目的）3、实验过程中要注意什么？测量那些物理量（记录哪些数据）？4、实验过程中差生误差的原因主要有哪些？学生活动：认真阅读教材，思考问题，学生代表发言。

5.6 《向心力》教学设计一、核心素养通过《向心力》的学习探究过程，让学生体会科学紧密联系生活实践，拉近与科学的距离，让学生感受科学就在身边，发展对学习的积极性和学习兴趣。

二、教学目标1. 了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的一种力。

2. 知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用来进行简单的计算。

3. 通过对圆周运动的物体受力分析，体会到任何运动状态的变化都能找到动力学原因。

4. 创设物理情景，感受物理实验，学生通过对具体现象的分析，归纳向心力产生的来源，体会向心力是如何产生的。

三、教学重难点1. 理解向心力的概念、公式。

2. 会在具体问题中分析向心力。

3. 理解向心力是一个效果力，会分析向心力的来源。

四、教学过程1. 复习回顾，引出本节知识点。

已经学习了曲线运动中的一种典型运动——匀速圆周运动，请同学们回顾匀速圆周运动的特点。

匀速圆周运动中，圆周说明这是一个曲线运动，质点的速度方向时刻改变；匀速说明速度的大小不变。

由此得出匀速圆周运动属于一种变速运动。

能够导致速度发生变化说明质点有加速度，这个加速度与速度在方向上应该有什么关系呢？因为a与v垂直，v沿圆周的切线方向，那么a就沿半径方向指向圆心，我们把这样的加速度形象的称为向心加速度。

向心加速度的方向始终指向圆心，与速度方向垂直。

大小可以用公式进行计算。

由牛顿第二定律的表达式可知，加速度是由质点所受的合外力来提供的，因此向心加速度也是由做圆周运动的质点所受的合力来提供的。

下面研究这个用来提供向心加速度的力。

2. 实验探究：运动与力的关系。

小组进行实验探究，用笔尖在白纸上确定一个圆心，将绳套的一端套在笔上，给小球蘸上印泥。

将绳子放松为自由状态，即不把绳子绷紧，给小球一个垂直于绳子方向的初速度，纸上就会留下小球运动的轨迹。

进行实验，观察小球的运动轨迹，并讨论分析产生这一轨迹的原因。

实验发现，小球先做匀速直线运动；后做匀速圆周运动。

小球先后做这两种运动的原因是合外力不同，不同的力对用产生不同的运动性质。

第六节向心加速度【教学目标】（一）知识与技能1、理解速度变化量和向心加速度的概念2、知道向心加速度和线速度、角速度的关系式。

3、能够运用向心加速度公式求解有关问题。

（二）过程与方法体验向心加速度的导出过程，领会推导过程中用到的数学方法。

（三）情感、态度与价值观培养学生思维能力和分析问题的能力，培养学生探究问题的热情、乐于学习的品质。

【教学重点】理解匀速圆周运动中加速度的产生原因，掌握向心加速度的确定方法和计算公式。

【教学难点】向心加速度方向的确定过程和向心加速度公式的应用【教学课时】1课时【探究学习】（一）引入新课教师活动：通过前面的学习，我们已经知道，作曲线运动的物体，速度一定是变化的，换句话说，作曲线运动的物体，一定有加速度。

圆周运动是曲线运动，那么做圆周运动的物体，加速度的大小和方向如何来确定呢？下面我们就来学习这个问题。

（二）进行新课教师活动：指导学生阅读教材“思考与讨论”部分，投影图6.6－1和图6.6－2以及对应的例题，引导学生思考并回答。

学生活动：认真阅读教材，思考问题，选出代表发表见解。

教师活动：倾听学生回答，必要时给学是以有益的启发和帮助，引导学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。

设疑：我们这节课要研究匀速圆周运动的加速度，可以上两个例题却在研究物体所受的力，这不是“南辕北辙”了吗？点评：激发学生的思维，唤起学生进一步探究新知的欲望。

通过发表自己的见解，解除疑惑，同时为下一步的研究确定思路。

学生活动：思考后，积极发表见解。

教师活动：倾听学生回答，启发和引导学生解决疑难，总结并点评。

同时引出下一课题。

1、速度变化量教师活动：指导学生阅读教材“速度变化量”部分，引导学生在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量Δv的图示，思考并回答问题：速度的变化量Δv是矢量还是标量？如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上，如何表示速度的变化量Δv？学生活动：认真阅读教材，思考问题，在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量的图示。

向心力【教材剖析】本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运动的，这部分知识是本章的要点和难点，也是学好圆周运动的要点点，学好这部分知识，能够为后边的天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动打好基础。

教材的编排思路很清楚，先是从身旁的案例出发，让学生体验到做圆周运动的物体需要有一个指向圆心的力，进而引出向心力的看法。

因为上一节中，已经从一般性的结论下手，利用矢量运算，在广泛状况下得出做匀速圆周运动的物体的加快度方向指向圆心的结论，进一步获取了向心加快度的大小。

于是依据牛顿第二定律，就能够获取做匀速圆周运动的物体遇到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向。

接着，教材为了让学生对向心力有一个感性的认识，设计了“实验”栏目──“用圆锥摆考证向心力的表达式。

实质上，这个实验除了要考证向心力表达式以外，此外一个目的就是能够让学生体验到“向心力不是一个新的力，而是一个成效力” ，也即让学生初步学会剖析向心力的根源。

与过去不同的是，本节中又议论了变速圆周运动和一般的曲线运动。

这样安排的目的是从生活实质出发，在更广阔的背景下让学生认识到什么状况下物体将做匀速圆周运动，什么状况下会做变速圆周运动。

以及知道如何办理一般曲线运动的方法。

【教课目的】一、知识与技术1．知道什么是向心力，理解它是一种成效力。

2．理解向心力公式确实切含义，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，知道合外力的作用成效。

二、过程与方法1．经过对向心力看法的研究体验，让学生理解其看法。

并掌握办理问题的一般方法：提出问题，剖析问题，解决问题。

2．在考证向心力的表达式的过程中，领会控制变量法在解决问题中的作用。

3．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，让学生领悟解决问题从特别到一般的思想方法。

并学会用运动和力的看法剖析、解决问题。

三、感情态度与价值观1．经历从自己提出问题到自己解决问题的过程，培育学生的问题意识及思想能力。

向心力【教学目标】知识目标：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、知道匀速圆周运动的向心力的公式，会解答有关问题。

能力目标：培养学生探究物理问题的习惯，训练学生观察实验的能力和分析综合能力。

情感目标：培养学生对现象的观察、分析能力，会将所学知识应用到实际中去。

教学重点：向心力的概念及公式。

教学难点：向心力概念和向心力与合外力的关系【教学重难点】重点：理解向心力的概念、公式及匀速圆周运动中供求关系，并能用来进行简单的判断计算。

会分析向心力的来源难点理解向心力是一个效果力，会分析向心力的来源，理解匀速圆周运动中供求关系【教学内容】【教学过程】情景导入1．从公式F ＝mv 2/r 看，F 与r 成反比；从F ＝mω2r 看，F 与r 成正比，这是否矛盾？1．向心力是一种按效果命名的力，它是指物体做匀速圆周运动受到的合力，在受力分析时不能（填“能”或“不能”）把向心力当作一个独立的力来分析．2．匀速圆周运动的物体向心力的特点：只改变速度的方向，不改变速度的大小，它对物体不做功． 3．向心力的计算公式：F ＝r mv 2＝r m 2ω＝224T r m π．向心力的方向始终指向圆心． 4．做匀速圆周运动的物体所需要的向心力就是物体受到的合外力．做变速圆周运动的物体所受的力并不始终指向圆心，其沿切线方向的分力产生切向加速度，不断改变速度的大小，其沿半径方向的分力产生向心加速度，不断改变速度的方向．简答：向心加速度与半径成正比还是成反比，要看条件才能确定。

公式中的三个量，只有当其中一个量确定时，才能讨论另外两个量的关系，由公式F ＝mv 2/r ，当线速度v 一定时，F 与r 成反比；由公式F ＝mω2r ，当角速度ω一定时，F 与r 成正比，所以不矛盾。

2．汽车以速度v 行驶，驾驶员突然发现前方有一条横沟，为了避免事故的发生，驾驶员应该刹车好还是拐弯好？简答：无论是使汽车刹车还是转弯，目的都是为了避免事故发生。