（教师用书）高中物理 第五章第6节 向心力教材比较分析素材 新人教版必修2.doc

PAGE  第6节 向心力教材比较分析 《课程标准》的要求 *会描述匀速圆周运动，知道向心加速度。 *能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和生产中的离心现象。 *关注圆周运动的规律与日常生活的联系。 【三维目标】 1．（鲁科J）知道向心力，通过实例认识向心力的作用及向心力的来源。 2．（鲁科J）通过实验理解向心力的大小与哪些因素有关，能运用向心力的公式进行计算。 3．（鲁科J）知道向心加速度及其公式，能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度。 4．（鲁科J）经历向心力和向心加速度概念形成过程的体验，大胆发表自己对有关问题的认识。 【知识与能力】 （鲁科J）知道向心力。 通过实验探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系。 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力，通过实例认识向心力的作用及其来源。 【过程与方法】 （鲁科K） 学会用比值定义法来描述物理量。 能从日常生活中发现与物理学有关的问题，并能从物理学的角度比较明确地表述发现的问题。 尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的实际问题。 【情感态度与价值观】 （鲁科K） 领略圆周运动的神奇与和谐，发展对科学的好奇心与学习物理知识的求知欲。 乐于探究日常生活中的圆周运动所隐藏的物理规律，有将物理知识应用于生活和生产的意识。 能够大胆地参与讨论，勇于发表自己的观点。 通过解决生产和生活中圆周运动的实际问题，养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯。 【教学建议】 （鲁科J）本节主要讨论匀速圆周运动的向心力。对向心力的理解是教学的一个难点。为了帮助学生学习，教材先介绍向心力，这就避免了对向心加速度较为复杂的推导。对向心力公式的介绍也是通过实验和简单的理论分析，完成向心力概念的形成。 （鲁科J）还需要给学生指出，向心力的公式虽然是从匀速圆周运动中推导出来的，但这些公式对变速圆周运动中求某点的向心力也 向心力及其方向 （鲁科K）我们知道，当物体所受合外力为零时，将保持静止或做匀速直线运动；当物体所受的合外力方向与运动方向位于同一条直线上时，物体做变速直线运动；当物体所受的合外力方向与运动方向不在同一条直线上时，物体将做曲线运动。曲线运动也是一种变速运动，圆周运动是一种特殊的曲线运动。做圆周运动的物体受力有什么特点呢? （鲁科J）对向心力的教学，应注意让学生明确以下问题： (1)根据力与运动的关系，可得出做匀速圆周运动的物体所受的合力一定不为零。教学时可先提出“做匀速圆周运动的物体所受的合外力是否为零”，让学生讨论得出“匀速圆周运动是变速运动”，再根据力与运动的关系得出结论。 (2)利用实验，让学生明确向心力的方向始终指向圆心。教学时可先让学生猜想“做匀速圆周运动的物体所受的合外力的方向有什么特点”，再按照教材做实验，让学生观察实验过程，分析讨论，得出“绳子的拉力就是小球做匀速圆周运动所受的合外力，虽然拉力的方向时刻改变，但它始终指向圆心”，所以叫做向心力。关于向心力的作用，让学生通过讨论认识到，由于向心力的方向始终与线速度的方向垂直，因此向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。 关于向心力来源问题的讨论，必须使学生明确：向心力是物体做匀速圆周运动时所受外力的合力，它是根据力的作用效果而不是根据力的性质命名的。因此，向心力不是什么特殊的力，它可能是重力、弹力、摩擦力或它们的合力。在实际例子中应具体问题具体分析。 (3)关于向心力与半径、角速度和质量的关系问题的讨论，可让学生根据自己的学习经验，先猜想“向心力的大小与哪些因素有关”，然后引导学生应用控制变量法进行实验设计和验证，让学生经过思考、分析、交流，自己得出实验结论：物体做匀速圆周运动的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。 做圆周运动的物体会受到一个始终指向圆心的等效的力的作用，这个力叫做向心力(centripetal force)。 物体运动的方向沿切线方向，而向心力始终指向圆心，总是与运动方向垂直，所以向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的合外力；如果物体做非匀速圆周运动(线速度大小时刻改变)，向心力并非是物体受到的合外力。 向心力不是一种特殊的力，它可能是弹力，可能是重力，也可能是摩擦力，还可能是它们的合力。例如，月球绕地球做圆周运动的向心力是地球对月球的引力；随圆台一起匀速转动的物体或人所受的向心力，就是圆台对它们的静摩擦力(图4—15)；链球运动员用力抡着链球做圆周运动，金属链与水平面并不平行，这时链球受的向心力可近似看成链球所受的弹力与重力的合力(图4-16)。 (人教K)向心力 (人教K)做圆周运动