2019-2020年高一物理 第五章 曲線運(yùn)動 五、向心力、向心加速度(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc

2019-2020年高一物理 第五章 曲線運(yùn)動 五、向心力、向心加速度(第一課時) 人教大綱版第一冊本節(jié)教材分析物體做勻速圓周運(yùn)動的條件是它所受的合外力總跟速度的方向垂直，沿半徑指向圓心.其作用效果是產(chǎn)生向心力，所以，向心力并不是一個額外的力，它是做勻速圓周運(yùn)動的物體所受各個力的合力，是由作用效果而命名的力.在分析做勻速圓周運(yùn)動的物體的受力情況時，首先應(yīng)該把物體所受的各個力找出并畫在受力圖上，然后畫出圓軌道，確定圓心的位置，這樣才能定下這幾個力的合力即向心力的方向，再用牛頓第二定律建立方程.總之，本節(jié)著重從動力學(xué)的角度研究勻速圓周運(yùn)動，圍繞著向心力、向心加速度與哪些因素有關(guān)展開，在教學(xué)時應(yīng)圍繞概念正確理解和應(yīng)用，并注意各個表達(dá)式的適用條件.教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1.理解向心力及其方向和作用.2.掌握向心力的求解公式.3.理解向心加速度的產(chǎn)生，掌握向心加速度的公式.4.能根據(jù)向心力、向心加速度知識解釋有關(guān)現(xiàn)象，求解有關(guān)問題.二、能力目標(biāo)1.學(xué)習(xí)用運(yùn)動和力的關(guān)系分析問題.2.提高學(xué)生的觀察和分析能力.三、德育目標(biāo)通過a與v與、v之間關(guān)系的討論，使學(xué)生明確每一個結(jié)論都有其成立的條件，滲透科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式.教學(xué)重點(diǎn)1.向心力和向心加速度概念的教學(xué).2.明確向心力的意義、作用、公式及其變形.教學(xué)難點(diǎn)如何運(yùn)用向心力、向心加速度的知識解釋有關(guān)現(xiàn)象.教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、講授法、歸納推理法、分層教學(xué)法.教學(xué)用具投影儀、CAI課件、向心力演示器、鋼球、木球和細(xì)繩.課時安排1課時教學(xué)過程投影本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解向心力和向心加速度的概念.2.知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能用來計算.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程一、導(dǎo)入新課1.復(fù)習(xí)提問(B層次)投影勻速圓周運(yùn)動的性質(zhì)、特點(diǎn).描述勻速圓周運(yùn)動快慢的各個物理量及其相互關(guān)系.學(xué)生活動設(shè)計獨(dú)立思考、回顧.鼓勵主動作答.2.導(dǎo)入上一節(jié)所學(xué)是從運(yùn)動學(xué)角度來研究勻速圓周運(yùn)動.本節(jié)我們從動力學(xué)角度來進(jìn)一步研究勻速圓周運(yùn)動.二、新課教學(xué)(一)向心力演示并模擬繩的一端拴一小球，手執(zhí)另一端使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動.學(xué)生活動1.觀察小球運(yùn)動情況.2.分析小球受力特點(diǎn).同學(xué)歸納知識點(diǎn)小球受重力、支持力、繩的拉力而做勻速圓周運(yùn)動.點(diǎn)撥拓展由于豎直方向小球不運(yùn)動，故重力、支持力合力為零，那么水平方向上的勻速圓周運(yùn)動效果由水平面上的繩的拉力效果來提供.設(shè)疑引申這個力的方向有什么特點(diǎn)？跟速度方向有何關(guān)系？學(xué)生活動互相討論師生互動從方向上來看，這個力的方向在變，且始終指向圓心，始終跟速度方向垂直.(半徑與切線垂直)定義板書向心力指的是物體做勻速圓周運(yùn)動的力，方向總是沿半徑指向圓心.引申拓展向心力的作用是什么？學(xué)生活動結(jié)合向心力與速度的特點(diǎn)討論作答.結(jié)論向心力的作用僅僅是改變速度的方向，并不改變速度的大小.強(qiáng)化訓(xùn)練投影1.月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力是什么力提供的？2.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(yùn)動，分析小物塊受幾個力？向心力由誰提供？參考答案：1.月球和地球間的萬有引力2.小物塊受重力、支持力和靜摩擦力，靜摩擦力提供向心力題后總結(jié)剛才幾個問題中的向心力也即其所受力的合力.因此可以說，勻速圓周運(yùn)動中，向心力由其所受合外力來提供.過渡上面主要討論了向心力的方向，接下來研究向心力的大小跟什么因素有關(guān).(二)向心力的大小.1.實(shí)驗(yàn)猜想學(xué)生活動設(shè)計分組用細(xì)線拉小鋼球、小木球讓其做勻速圓周運(yùn)動，改變小球的轉(zhuǎn)速，細(xì)線的長度多做幾次.由自己的感覺(受力)猜測向心力的大小與哪些因素有關(guān).教師引導(dǎo)猜測結(jié)論歸納向心力大小可能與物體的質(zhì)量、角速度、線速度、半徑有關(guān).過渡那么猜想是否正確呢？下面通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn).2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證演示1.用實(shí)物投影儀、投影向心力演示器2.逐一介紹向心力演示器的構(gòu)造和使用方法構(gòu)造(略)主要介紹各部分的名稱使用方法：勻速轉(zhuǎn)動手柄1，可以使塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的小球就做勻速圓周運(yùn)動，使小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^杠桿的作用力使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分格子可顯示出兩個球所受向心力的比值.3.操作方法用質(zhì)量不同的鋼球和鋁球，使它們的運(yùn)動半徑r和角速度相同，觀察并分析向心力與物體質(zhì)量之間的關(guān)系.用兩個質(zhì)量相同的小球，保持小球轉(zhuǎn)動的半徑相同，觀察并分析向心力與角速度之間的關(guān)系.用兩個質(zhì)量相同的小球，保持小球運(yùn)動的角速度相同，觀察并分析向心力與運(yùn)動半徑之間的關(guān)系.學(xué)生活動到演示臺上操作并觀察總結(jié)歸納1.大家的猜想正確2.具體關(guān)系在運(yùn)動半徑r和角速度相同時，向心力與質(zhì)量成正比，F(xiàn)m.在質(zhì)量和運(yùn)動半徑一定時，角速度越大，向心力越大.在質(zhì)量和角速度一定時，運(yùn)動的半徑越大，向心力越大，F(xiàn)r教師介紹經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)證明：向心力的大小跟物體的質(zhì)量m、圓周半徑r和角速度有關(guān)，m越大，r越大，越大，則向心力F也越大.定量計算公式：F=mr2學(xué)生活動推導(dǎo)F與v的關(guān)系投影推導(dǎo)過程強(qiáng)化訓(xùn)練一端固定在光滑水平面上O點(diǎn)的細(xì)線，A、B、C各處依次系著質(zhì)量相同的小球A、B、C，如下圖所示，現(xiàn)將它們排成一直線，并使細(xì)線拉直，讓它們在桌面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動.如果增大轉(zhuǎn)速，細(xì)線將在OA、AB、BC三段線中的哪一段先斷掉？參考答案：同一繩承受力相同轉(zhuǎn)速大時，實(shí)際拉力大的先斷.FC=m42()2rCFB=m42()2(rB+rC)FA=m42()2(rA+rB+rC)FAFBFC.所以三段線中OA段最先斷.(三)向心加速度1.方法滲透確定加速度的有無.定義法.師生互動分析a=在勻速圓周運(yùn)動中，線速度大小雖不變，但方向一直在變，故v=vtv00所以a=0牛頓定律法師生互動分析a=.而勻速圓周運(yùn)動中，F(xiàn)合提供向心力，則自然存在加速度，且方向同向心力方向，即指向圓心，所以稱其為向心加速度.過渡如何確定具體的加速度大小、方向呢？學(xué)生活動由牛頓第二定律結(jié)合向心力分析.師生互動歸納2.向心加速度的大小和方向(1)向心加速度的大小(2)向心加速度的方向3.點(diǎn)撥討論(1)加速度是一個描述速度變化快慢的物理量.但在勻速圓周運(yùn)動中，速度大小是不變的，那么向心加速度有什么意義呢？(2)由a=可判定a與r成反比，可又由a=r2判定a與r成正比.到底哪個正確呢？學(xué)生活動A層次：獨(dú)立思考.B層次：討論分析.C層次：教師指導(dǎo)分析.投影結(jié)論(1)在勻速圓周運(yùn)動中，向心加速度反映做勻速圓周運(yùn)動的物體的速度方向的變化快慢.(2)不管是正比還是反比，都得在某量不變時確定.當(dāng)v不變時可說a與r成反比，當(dāng)不變時可說a與r成正比.三、小結(jié)1.教師歸納本節(jié)從兩大部分來研究勻速圓周運(yùn)動，一從向心力，二從向心加速度，其中的物理意義和方向是要求特別注意之處.2.學(xué)生歸納.A層次：獨(dú)立歸納，深入理解.B層次：討論歸納，歸納重點(diǎn)知識點(diǎn).C層次：理清知識脈絡(luò)，識記主要知識點(diǎn).四、作業(yè)1.復(fù)習(xí)本節(jié)2.課后作業(yè)3.預(yù)習(xí)下一節(jié)4.查找相關(guān)資料五、板書設(shè)計六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計1.關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的下列說法中，錯誤的是( )A.由a=可知，a與r成反比B.由a=2r可知，a與r成正比C.由v=r可知，與r成反比D.由=2n可知，與n成反比2.如圖所示的兩輪以皮帶傳動，沒有打滑，A、B、C三點(diǎn)的位置關(guān)系如圖，若r1>r2，O1C=r2,則三點(diǎn)的向心加速度的關(guān)系為( )A.aA=aB=aCB.aC>aA>aBC.aC<aA<aBD.aC=aB>aA3.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(yùn)動產(chǎn)生了一個向心力B.做勻速圓周運(yùn)動的物體，其向心力為其所受的合外力C.做勻速圓周運(yùn)動的物體，其向心力不變D.向心加速度決定向心力的大小4.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(yùn)動，那么( )A.兩個小球以相同的線速度運(yùn)動時，長繩易斷B.兩個小球以相同的角速度運(yùn)動時，長繩易斷C.兩個球以相同的周期運(yùn)動時，短繩易斷D.不論如何，短繩易斷5.一質(zhì)量為m的木塊，由碗邊滑向碗底，碗內(nèi)表面是半徑為r的球面，由于摩擦力的作用，木塊運(yùn)動的速率不變，則( )A.木塊的加速度為零B.木塊所受合外力為零C.木塊所受合外力的大小一定，方向改變D.木塊的加速度大小不變6.關(guān)于向心加速度，下列說法正確的是( )A.它描述的是線速度方向變化的快慢B.它描述的是線速度大小變化的快慢C.它描述的是向心力變化的快慢D.它描述的是轉(zhuǎn)速的快慢7.如圖所示，原長為L的輕質(zhì)彈簧，勁度系數(shù)為k，一端系在圓盤的中心O，另一端系一質(zhì)量為m的金屬球，不計摩擦.當(dāng)盤和球一起旋轉(zhuǎn)時彈簧伸長量為L,則盤旋轉(zhuǎn)的向心加速度為 ，角速度為 .8.小球做勻速圓周運(yùn)動，半徑為R，向心加速率為a，則( )A.小球受到的合力是一個恒力B.小球運(yùn)動的角速度為C.小球在時間t內(nèi)通過的位移為rD.小球的運(yùn)動周期為29.汽車在半徑為R的水平彎道上轉(zhuǎn)彎，車輪與地面的摩擦系數(shù)為，那么汽車行駛的最大速率為 .參考答案：1.ABCD 2.C 3.B 4.B 5.CD 6.A7. 8.BD9.