总课题曲线运动总课时第8课时
课题向心加速度向心力课型习题课
教
学
目
标1.进一步掌握向心力、向心加速度的有关知识,理解向心力、向心加速度的概念。
2.熟练应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题
教学
重点理解向心力、向心加速度的概念并会运用它们解决实际问题。
教学
难点应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题。
学法
指导合作探究、精讲精练、
教学
准备圆锥摆
教学
设想知识回顾→学生掌握基本公式,基本概念→合作探究→突出重点,突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升
上节课我们学习了向心力、向心加速度的知识,要掌握它们的含义及求解公式,弄清它们间的联系,为后面的学习做好准备。下面我们通过习题课加深对上节课知识的理解和应用。
教学过程
师生互动补充内容或错题订正
任务一知识回顾
(独立完成下列问题)
1.什么是向心力、向心加速度?
(1)做匀速圆周运动的物体受到的始终指向的合力,叫做向心力。
注意:向心力是根据力的作用效果命名的,不是一种新的性质的力。向心力的作用效果:只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。
(2)做匀速圆周运动物体的沿半径指向的加速度,叫做向心加速度。
2.向心加速度和向心力的大小怎样计算?
(1)、向心加速度公式:a===
(2)、向心力公式:F===
任务二典型例题分析
例题1、如图所示,用同样材料做成的A、B、c三个物体放在匀速转动的水平转台上随转台一起绕竖直轴转动.已知三物体质量间的关系ma=2mb=3mc,转动半径之间的关系是rC=2rA=2rB,那么以下说法中错误的是:()
A.物体A受到的摩擦力最大
B.物体B受到的摩擦力最小
C.物体C的向心加速度最大
D.转台转速加快时,物体B最先开始滑动
合作与交流:如图所示,细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量为m=0.3kg的物体,M与圆孔的距离为0.2m.M和水平面的最大静摩擦力为2N.现使此平面绕中心轴转动.问角速度ω在什么范围内,m会处于静止状态?(g=10m/s2)
例题2.内壁光滑圆锥筒固定不动,其轴线竖直,如图,两质量相同的小球A和B紧贴内壁分别在图示所在的水平面内做匀速圆周运动,则()
A.A球的线速度必定大于B球的线速度
B.A球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力
C.A球的角速度必定大于B球的角速度
D.A球的运动周期必定大于B球的运动周期
合作与交流:如图所示,已知水平杆长L1=0.1米,绳长L2=0.2米,小球m的质量m=0.3千克,整个装置可绕竖直轴转动,当该装置以某一角速度转动时,绳子与竖直方向成30°角.g取10m/s2,求:
(1)试求该装置转动的角速度;
(2)此时绳的张力是多大?
任务三达标提升
1.下列说法正确的是?
A.匀速圆周运动是一种匀速运动?
B.匀速圆周运动是一种匀变速运动?
C.匀速圆周运动是一种变加速运动?
D.物体做圆周运动时其合力不改变线速度的大小
2.下列关于向心力的论述中,正确的是:()
A.物体做圆周运动后,过一段时间后就会受到向心力
B.向心力与重力、弹力、摩擦力一样是一种特定的力,它只有物体做圆周运动时才产生。
C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中的某一种力,也可以是这些力中某几个力的合力。
D.向心力既可能改变物体运动的方向,又可能改变物体运动的快慢
3.一个匀速圆周运动的物体,它的转速如果增加到原来的4倍,轨道半径变为原来的1/4,则向心加速度为:
A.与原来的相同B.原来的4倍
C.原来的8倍D.原来的16倍
4.关于质点做匀速圆周运动的下列说法中,正确的是()
A.由a=v2/r可知,a与r成反比B.由a=ω2r可知,a与r成正比
C.由v=ωr可知,ω与r成反比D.由ω=2π/T可知,ω与T成反比
5.如图5所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所受向心力是?
A.重力B.弹力?
C.静摩擦力D.滑动摩擦力?
6.如图所示的两轮以皮带传动,没有打滑,A、B、C三点的位置关系如图,若r1r2,O1C=r2,则三点的向心加速度的关系为()
A.aA=aB=aCB.aCaAaB
C.aCaAaBD.aC=aBaA
7.汽车在半径为R的水平弯道上转弯,车轮与地面的摩擦系数为μ,那么汽车行驶的最大速率为_____。
8.一个做匀速圆周运动的物体若其半径不变,角速度增加为原来的2倍时,所需的向心力比原来增加了60N,物体原来所需的向心力是N.?
9、质量为1.0kg的物体放在可绕竖直轴转动的水平圆盘上,物体与转轴间用轻弹簧相连.物体与转盘问最大静摩擦力是重力的0.1倍,弹簧的劲度系数为600N/m,原长为4cm,此时圆盘处于静止状态,如图所示.
(1)圆盘开始转动后,要使物体与圆盘保持相对静止,圆盘的最大角速度ω0=
(2)当角速度达到2ω0时,弹簧的伸长量X=.(g取10m/s2)
一般给学生们上课之前,老师就早早地准备好了教案课件,规划教案课件的时刻悄悄来临了。在写好了教案课件计划后,这样我们接下来的工作才会更加好!你们会写多少教案课件范文呢?小编特地为您收集整理““向心力”教学设计”,希望对您的工作和生活有所帮助。
一、教学内容分析
向心力是物体做匀速圆周运动时所受到的合外力,它是本章圆周运动的重点。由于这一节内容比较多,可分为两个课时,第一课时讲述有关向心力的概念,第二课时是生活中向心力的应用实例,而本--是第一课时有关向心力的概念。本节课的教学重点和难点是学生如何建立向心力的概念,为了使学生容易接受,教材采取以实验为基础加上必要的简单的理论分析的方法,在这里,编者增加了一个演示实验,就是借助向心力演示器进行实验,把学生的实验结论逐一验证,从而验证了向心力公式,更有力说明了实验的科学性和重要性。课本35页中的“讨论与交流”这一点学生往往觉得抽象,只是理论来分析,这里编者把它改成实验探究,这样学生通过实验亲身感受,定性分析,这比理论分析更具有说服力。
二、教学对象分析
在前面的教学中,学生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有线速度、角速度、周期、转速等,并理解线速度、角速度、周期、半径之间的关系。学生知道在转动装置中,共轴的轮子上各点的角速度相等;皮带转动(不打滑)中,凡和皮带接触的点,线速度的大小相等。这些都为本节课的学习奠定了基础。学生知道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,但只是表面的知道,更深一步来分析,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。
三、--思想及策略
在以往的教学中,课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向,老师满堂灌,学生被动的接受,很难从多方面培养学生的综合素质。而新课程强调“将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向获取知识的探究过程转化,从学生被动接受知识向主动获取知识转化,从而培养学生的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神”。为此本--和教学实施就是采用学生实验探究和教师演示实验相结合的实验探究教学法。
本节首先通过日常生活经验和观察中的两个实例,提出问题,加上老师的即时演示实验,其现象更加深学生心中的疑惑,激发他们求知探索的欲望,更易引起学习的兴趣。然后学生亲身进行实验探究来感受向心力。当学生对向心力的概念有了一定的认识后,就进一步提出向心力的大小与哪些因素有关呢?可以先让学生根据前述实验做出猜想,然后再让学生设计实验对猜想进行验证,教师可以按照教材的设计指导学生完成,进一步强化学生对向心力的感性认识。教师还借助了向心力演示器进行实验,把学生的实验结论逐一验证,从而验证了向心力公式。接着运用牛顿第二定律,给出向心加速度的公式,让学生明白匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小不变,但方向时刻在改变。最后把课本35页的“讨论与交流”改成实验探究,这样学生通过实验亲身感受,定性分析,这比理论分析更具有说服力。
本节课的教学重点和难点是学生如何建立向心力的概念,而突破这一点的办法是让学生进行探究实验,让学生亲身感受,获得感性认识。由于本节课学生实验探究活动比较多,教学中老师需根据学生的实际能力去引导学生进行实验,必要时做出指导。实验中提倡学生敢于动手,严谨、细致、耐心的进行实验,观察实验现象并能分析,小组之间讨论与交流,归纳结论。本节课以实验探究为主线,以问题和小组交流贯穿课堂的始终,把传授知识、培养能力和学生情感有机的结合起来。
四、教学目标及教学重点、难点
教
学
目
标
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,理解公式的含义。
3.理解向心加速度的概念,结合牛顿第二定律得出向心加速度的公式。
过程与方法
1.通过实验,体验和感受做匀速圆周运动的物体需要向心力。
2.先猜想影响向心力大小的因素,再进行实验探究。
3.通过演示实验,验证匀速圆周运动的向心力公式,结合牛顿第二定律得出向心加速度的公式。
情感态度与价值观
1.通过亲身的探究活动,使学生获得成功的乐趣,培养学生参与物理活动的兴趣。
2.培养学生对科学的求知欲,乐于参与观察,敢于实验,体会实验在探索物理规律中的作用和方法。
3.培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态度,养成严谨、细致、耐心的实验修养。
教学重点
1.理解向心力的概念。
2.学生实验探究:感受向心力和影响向心力大小的因素。
教学难点
理解向心力的概念。
五、教法学法
学生实验探究,教师演示实验相结合;学生思考、猜想、讨论,教师提问、讲解相结合。
六、教学用具和课时安排
质量不同的小物体(钢球、木球)、小绳、圆珠笔杆、向心力演示器、圆环轨道、CAI课件、多媒体投影设备。
课时安排1课时。
七、教学流程图
八、教学过程
教学
环节
教学内容及教师组积活动
学生主体活动
设计意图及说明
情景
设疑
引入
新课
1.同学们跑步转弯时,身体会自然的怎么样?(例如4*100米接力赛)
2.在湿滑的水泥路上转弯时,无论是骑自行车还是驾车,必须怎么办?
3.教师演示:把小球在不同的高度沿着斜面轨道滚下时,观察通过圆环运动的情况。(例如娱乐场所里玩“过山车”游戏)你知道其中的奥秘吗?物体做圆周运动的条件是什么?这就是我们这一节课要探究的问题了。
1.由于学生对前面的两个问题有很丰富的日常经验,会大胆发言。
2.观察实验现象,对现象和老师提出的问题进行思考,产生悬念。
从日常生活情景中构建物理情景,以培养学生把生活与物理联系一起的习惯,特别是演示实验的现象,使学生产生悬念,激发好奇心和探索欲望。
实
验
与
探
究
教师指导学生做课本实验,提出问题:1.你牵绳的手有什么感觉?2.如果增大或减小小球的线速度,手的感觉有何变化?3.如果松手,将会发生什么现象?4.小球匀速圆周运动受到哪些力的作用?合外力是哪个?这个力起什么作用?
学生亲身进行实验探究,然后小组讨论交流,归纳结论,回答老师的提问。
这实验简单易做,效果明显,学生通过亲身感受使学生获得成功的乐趣,实际教学效果表明学生乐于参与观察,敢于实验。
引
出
向
心
力
概
念
1.承上启下,引出向心力的概念:维持物体做匀速圆周运动需要一个指向圆心的力的作用,这个力就叫向心力。
2.配合演示动画片。
3.教师强调:使物体做匀速圆周运动的向心力只是合外力,并不是真正受到的力;向心力的作用只是改变速度的方向,不改变速度的大小。(举例对比:F与V同一直线时,F对V的作用)
引导学生回答物体做匀速圆周运动的条件。
学生观察、思考、回答、理解、记录。
向心力的概念是本课的难点,加上新教材没有明确向心力的概念,教师应深入浅出地做出理论分析,使学生容易接受。
猜
想
与
假
设
1.教师提出问题:向心力的大小与哪些因素有关?
2.引导学生设计实验并对猜想进行验证。
学生根据前面的实验作出猜想,一般学生都会各抒己见,大胆发表自己的猜想。最后师生共同讨论,得出实验探究的方案。
学生经历了“提出问题→猜想与假设→设计实验→实验探究→分析与论证→交流与合作→得出结论”等一系列过程,亲身体会到科学探究的过程
实
验
与
探
究
教师演示动画片,让学生知道怎样使用器材探究。同时明确:细绳的拉力提供圆周运动所需的向心力。注意用牵细绳的手的感觉来判断向心力的大小。教师强调实验时要注意安全。
用先前准备的空心圆珠笔杆和实验室配备的带小绳的铁球、木球。
学生按照先前设计的方案进行实验与探究,对猜想进行验证。实验后小组内互相交流感受,进行分析、讨论、总结结论:(1)当m、相同时,r越大F越大。(2)当m、r相同时,越大F越大。(3)当、r相同时,m越大F越大。
培养学生养成严谨、细致、耐心的实验修养。
演
示
实
验
教师先介绍向心力演示器的结构和使用方法,然后进行如下操作如下:
(1)用质量比为2:1的钢球和铝球,使他们运动的半径r和相同,观察得到露出的红白相间方格数比值为2:1,即两个球所受向心力的比值也为2:1,因此F与m成正比。
(2)当m、相同时,半径比为2:1,向心力的比值也为2:1,因此F与r成正比。(3)当m、r相同时,比值为2:1,向心力的比值为4;1,因此F与2成正比。
教师由此验证向心力大小的公式:F=mr2
学生观察、思考、分析,然后根据推导向心力的另一表达式。
培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态度,让学生体会到实验在探索物理规律中的作用和方法。
引出
向心
加速
度的
概念
做圆周运动的物体,在向心力F的作用下必然要产生一个加速度,根据牛顿第二定律得到:这个加速度的方向与向心力的方向相同,所以称为向心加速度。(对比:直线运动中的加速度与向心加速度的区别。)
学生结合牛顿第二定律得到:
让学生明白匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小不变,但方向时刻在改变。所以匀速圆周运动又是一种变速运动。
实
验
与
探
究
看课本35页的“讨论与交流”,引导学生从公式和转换成公式F=mr2和进行探究:同一物体做匀速圆周运动时,当半径比较大时,向心力比较大还是比较小?教师引导学生探究实验,如图示:
其中小球分别到绳结A、B的距离比为2:1。引导学生手握绳子,使小球在水平方向做匀速圆周运动,请另一位学生帮助:看着手表,每秒钟喊2次口令。
操作一:手握绳结A,手握绳子,使小球每2次口令运动1周,即每秒1周。
操作二:改为手握绳结B,仍使小球每秒运动1周。
操作三:又改为手握绳结A,但使小球每秒钟运动2周。
以上3次实验学生注意体会绳子拉力的大小。
师生共同归纳:操作一与操作二m、相同,但r越大F就越大。操作二与操作三m、v相同,但r越小反而F就越大。
学生对课本35页的“讨论与交流”往往有点迷糊,难以理解。现在能通过实验亲身感受,定性分析,学生才确信真理,这比理论分析更有说服力。
举一反三,即从公式看,当一定时,a与r成正比;从公式看,当v一定时,a与r成反比。
总结与
作业
1.对本节课内容进行小结。
2.作业:练习课本37页习题1、2
学生知识回顾
巩固所学的知识
检测所学的知识
九、教学反思
上完这节课后,从整个课堂活动中看,学生很喜欢老师多举一些生活的实例,能大胆发言。比如教师情景设疑导入新课,强烈的激发学生好奇心和探索欲望,课堂气氛非常好;教师叫学生猜想时,他们都很活跃,各抒己见。在课堂中,学生实验探究活动比较多,但他们的积极性很高,每个学生都在“玩”那个带绳子的小球。就这样,这节课就在学生的探究性活动中结束了,学生通过亲自动手,亲身感受,在这“玩”当中获得了成功的愉悦,这种充分发挥学生的主体地位和以学生为主的探究实验课,比老师讲和做好得多,达到了事半功倍的效果!
本节课的难点是如何建立向心力的概念,特别是让学生理解向心力并不是物体真正受到的力,这一点比较抽象,教师应注意把握语言的简练,深入浅出的加以说明。由于整堂课探究实验较多,要注意控制好时间,如果时间确实不够,可以课堂练习一些题目,把最后的探究实验留在课后“做一做”。
十、课后点评
本--和教学实施都落实了高中物理新课程的目标要求,体现了新课程的精神,采取“学生自主探究,教师启发导学”的新教法,充分调动学生自主学习,让学生自主探究。本--让学生经历了“提出问题→猜想与假设→设计实验→实验探究→分析与论证→交流与合作→得出结论”等一系列过程,亲身体会到科学探究的过程。通过实验探究,让学生人人参与,亲身体验探究过程,活跃学生思维,并在探究中突破教学难点。教师结合演示实验,同时充分利用“多媒体课堂辅助教学资料库”的教学课件,使课堂的教学效果大大提高。这是一节科学的、操作性很强的--案例。
4.2《向心力与向心加速度》学案
【学习目标】
(一)知识与技能
1、理解向心加速度和向心力的概念
2、知道向心力、向心加速度与线速度、角速度的关系式。
3、能够运用向心力公式求解有关问题。
【学习重点】
理解匀速圆周运动中加速度的产生原因,掌握向心力的确定方法和计算公式。
【知识要点】
1.向心力
(1)大小:
(2)方向:总指向圆心,时刻变化
(3)“向心力”是一种效果力。任何一个力,或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做圆周运动的,都可以作为向心力。“向心力”不一定是物体所受合外力。做匀速圆周运动的物体,向心力就是物体所受的合外力,总是指向圆心。做变速圆周运动的物体,向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力,合外力的另一个分力沿着圆周的切线,使速度大小改变。
2.向心加速度
做匀速圆周运动的物体,加速度方向始终指向,这个加速度叫做。
3、向心加速度的大小表达式有an=、an=等。
4、匀速圆周运动是一个加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动。
3.处理方法:
一般地说,当做圆周运动物体所受的合力不指向圆心时,可以将它沿半径方向和切线方向正交分解,其沿半径方向的分力为向心力,只改变速度的方向,不改变速度的大小;其沿切线方向的分力为切向力,只改变速度的大小,不改变速度的方向。分别与它们相应的向心加速度描述速度方向变化的快慢,切向加速度描述速度大小变化的快慢。
做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵从牛顿第二定律:Fn=man在列方程时,根据物体的受力分析,在方程左边写出外界给物体提供的合外力,右边写出物体需要的向心力(可选用等各种形式)。
【典型例题】
例1如图所示,将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起,上端固定,使摆球在水平面内做匀速圆周运动,细绳就会沿圆锥面旋转,这样就构成了一个圆锥摆,则关于摆球A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.摆球受重力和拉力的作用
D.摆球受重力和向心力的作用
【解析】:我们在进行受力分析时,“物体受到哪几个力的作用”中的力是指按照性质命名的力,显然,物体只受重力G和拉力FT的作用,而向心力F是重力和拉力的合力,如图所示。也可以认为向心力就是FT沿水平方向的分力FT2,显然,FT沿竖直方向的分力FT1与重力G平衡。所以,本题正确选项为C。
例2如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是()
A.A球的线速度必定大于B球的线速度
B.A球的角速度必定小于B球的线速度
C.A球的运动周期必定小于B球的运动周期
D.A球的向心加速度必定小于B球的向心加速度
答案:AB
【解析】:小球A和B的受力情况如图所示,由图可知,两球的向心力都来源于重力G和支持力FN的合力,建立如图所示的坐标系,则有:
FN1=FNsinθ=mg
FN2=FNcosθ=F
所以F=mgcotθ。
也就是说FN在指向圆心方向的分力即合力F=mgcotθ提供小球做圆周运动所需的向心力,可见A、B两球受力情况完全一样,当然向心力肯定也大小相等。由于前提是两球的向心力一样,所以比较时就好比较了
比较两者线速度大小时,由F=mv2r可知:r越大,v一定较大,因此选项A正确。
比较两者角速度大小时,由F=mrω2可知:r越大,ω一定较小,因此选项B正确。
比较两者的运动周期时,由F=mr(2πT)2可知:r越大,T一定较大,因此选项C不正确。
由a=Fm,可知,两球的向心加速度一样大,因此选项D不正确。
例3如图所示,细绳的一端固定于O点,另一端系一个小球,在O点的正下方钉一个钉子A。让小球从一定高度摆下,经验告诉我们,当细绳与钉子相碰时,如果钉子的位置越靠近小球,绳就越容易断。请用圆周运动的知识加以论证。
【解析】:在绳子与钉子相碰的瞬间,速度大小不变,但小球从大半径的圆周运动突变到小半径的圆周运动,所以由于v不变,根据公式知:r越小,F越大,故绳越易断。
【达标训练】
1.关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向,下列说法正确的是()
A.与线速度方向始终相同B.与线速度方向始终相反
C.始终指向圆心D.始终保持不变
2.关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是()
A.由a=v2/r,知a与r成反比
B.由a=ω2r,知a与r成正比
C.由ω=v/r,知ω与r成反比
D.由ω=2πn,知ω与转速n成正比
3.A、B两小球都在水平面上做匀速圆周运动,A球的轨道半径是B球轨道半径的2倍,A的转速为30r/min,B的转速为15r/min。则两球的向心加速度之比为()
A.1:1B.2:1C.4:1D.8:1
4.如图所示,轻杆的一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O.现给球一初速度,使球和杆一起绕O轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F表示球到达最高点时杆对小球的作用力,则F()
A.一定是拉力
B.一定是推力
C.一定等于零
D.可能是拉力,可能是推力,也可能等于零
5.一质点沿着半径r=1m的圆周以n=1r/s的转速匀速转动,如图,试求:
(1)从A点开始计时,经过1/4s的时间质点速度的变化;
(2)质点的向心加速度的大小。
【达标训练参考答案】
1.C
2.D
3.D
4.D
5.解析(1)求出1/4s的时间连接质点的半径转过的角度是多少;
(2)求出质点在A点和1/4s末线速度的大小和方向。
(3)由矢量减法作出矢量三角形。
(4)明确边角关系,解三角形求得Δv的大小和方向。
(5)根据an=v2/r或an=ω2r求出向心加速度的大小。
答案(1)Δv=2πm/s方向与OA连线成45°角指向圆心O(2)a=4π2m/s2
文章来源:http://m.jab88.com/j/13692.html
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