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向心力、向心加速度

教学目标：
一、知识目标：
1、理解向心加速度和向心力的概念
2、知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。
3、掌握向心力与向心加速度之间的关系。
二、能力目标：
1、学会用运动和力的关系分析分题
2、理解向心力和向心加速度公式的确切含义，并能用来进行计算。
三、德育目标：
通过a与r及、v之间的关系，使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。
教学重点：
1、理解向心力和向心加速的概念。
2、知道向心力大小，向心加速的大小，并能用来进行计算。
教学难点：
匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变，方向在时刻改变。
教学方法：
实验法、讲授法、归纳法、推理法
教学用具：
投影仪、投影片、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、木球、细绳
教学步骤：
一、引入新课
1：复习提问（用投影片出示思考题）
（1）什么是匀速圆周运动
（2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？
（3）上述物理量间有什么关系？
2、引入：由于匀速云的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？加速度又如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。
二、新课教学
（一）用投影片出示本节课的学习目标：
1、理解什么是向心力和向心加速度
2、知道向心力和向心加速度的求解公式
3、了解向心力的来源
（二）学习目标完成过程
1：向心力的概念及其方向
（1）在光滑水平桌面上，做演示实验
a：一个小球，拴住绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态
b：用手轻击小球，小球做匀速直线运动
c：当绳绷直时，小球做匀速圆周运动
（2）用CAI课件，模拟上述实验过程
（3）引导学生讨论、分析：
a：绳绷紧前，小球为什么做匀速圆周运动？
b：绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？
（4）通过讨论得到：
a：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。
b：向心力指向圆心，方向不断变化。
c：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、向心力的大小
（1）体验向心的大小
a：每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个，让学生拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次。
b：引导学生猜想：向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。
c：过渡：刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关，那么，我们的猜想是否正确呢？下边我们通过实验来检验一下。
（2）a：用实物投影仪，投影向心力演示器。
b：介绍向心力演示的构造和使用方法
构造：（略）主要介绍各部分的名称
使用方法：匀速转动手柄1，可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值。
（3）操作方法：
a：用质量不同的钢球和铝球，使他们运动的半径r和角速度相同观察得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力也越大。
b：用两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系
c：仍用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。
（4）总结得到：向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系，且给出公式：F＝mr2（说明该公式的得到方法，空气变量法、定量测数据）
（5）学生据推导向心力的另一表达式
3、向心加速度
（1）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，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。
（2）结合牛顿运动定律推导得到
4、说明的几个问题：
（1）由于a向的方向时刻在变，所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。
（2）做匀速圆周运动的物体，向心力是一个效果力，方向总指向圆心，是一个变力。
（3）做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。
三、巩固训练
1：向心加速度只改变速度的，而不改变速度的。
2、一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速度为原来的2倍时，它的线速度、向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当角速度变为原来的2倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍
3、（1）用CAI课件展示思考与讨论中的物理情景
（2）分析木块受几个力的作用？各是什么性质的力？
（3）木块所受的向心力是由什么提供的？
四、小结
1：什么是向心力和向心加速度？它们的大小和方向有什么特点？
2：向心力的求解公式（1）（2）
3：向心加速度