高中物理人教版必修 第二册 3. 向心加速度教学设计.docxVIP

高中物理人教版必修 第二册 3. 向心加速度教学设计.docx

  1. 1、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。。
  2. 2、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  3. 3、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  4. 4、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  5. 5、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  6. 6、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  7. 7、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多

3.向心加速度

课程:高中物理

教材:高中物理人教版必修第二册

章节:3.向心加速度

教材分析

匀速圆周运动的加速度是圆周运动与牛顿运动定律结合的关键知识点,在力学体系中承上启下,既巩固了牛顿第二定律F=ma

学情分析

学生已掌握牛顿第二定律、匀速圆周运动的基本概念及向心力表达式,具备初步的受力分析能力。高中阶段学生抽象思维逐步发展,但对加速度方向不断变化的圆周运动仍存在直观理解困难,易与直线运动混淆。本节重点是理解向心加速度的方向始终指向圆心,并能根据线速度或角速度恒定条件判断加速度与半径的关系;难点在于结合几何关系和动力学公式进行综合推导,如圆锥摆问题中角速度与夹角的关系分析,要求学生具备较强的模型建构与逻辑推理能力。

教学目标

物理观念:

能够运用向心加速度公式分析匀速圆周运动中加速度与速度、半径的关系,建立向心加速度的物理概念。

科学思维:

会通过受力分析和运动学推导,理解向心加速度的方向和大小关系,培养运用数学工具解决物理问题的能力。

科学探究:

能够设计实验验证向心加速度与角速度、半径的关系,并通过圆锥摆实验探究运动参数间的定量关系。

科学态度与责任:

认识到圆周运动规律在工程技术中的应用价值,培养严谨求实的科学态度和理论联系实际的意识。

重点难点

教学重点:

通过受力分析,理解向心加速度方向始终指向圆心

通过公式推导,掌握向心加速度大小的两种表达式

教学难点:

通过运动学分析,理解向心加速度方向的动态变化特点

通过实例比较,掌握不同条件下加速度与半径的比例关系

课堂导入

同学们,你们有没有注意过游乐场里的旋转飞椅?当设备转动时,座椅会逐渐向外飞起,形成一个漂亮的圆锥形。仔细观察会发现,转速越快,座椅飞起的高度就越高。这种现象背后隐藏着一个有趣的物理规律:为什么转速变化会影响座椅的倾斜角度?这个角度与旋转运动之间究竟存在怎样的关系?

匀速圆周运动的加速度方向

探究新知

创设情景

在游乐园中,旋转木马匀速转动时,坐在边缘的游客始终沿着圆形轨道运动。尽管游客的速度大小保持不变,但其运动方向不断改变。这种速度方向的变化意味着存在加速度。观察发现,游客总是被“拉”向旋转中心,这表明加速度的方向可能与运动方向垂直,并指向圆心。

问题探讨

问题:

问题1:旋转木马上游客的速度大小不变,是否意味着没有加速度?

问题2:如果有加速度,它的方向可能朝向哪里?

问题3:根据牛顿第二定律,加速度方向与合力方向有何关系?

问题4:匀速圆周运动中物体所受合力方向如何?能否由此推断加速度方向?

探讨:

问题1:虽然速度大小不变,但速度是矢量,方向持续变化。只要有速度方向的改变,就存在速度的变化量Δv,因此必然存在加速度。

问题2:加速度方向应与速度变化量Δv的方向一致。通过比较不同时刻的速度矢量,可发现Δv

问题3:牛顿第二定律指出,物体的加速度方向与其所受合力方向相同,即a=F

问题4:匀速圆周运动中,物体所受合力完全用于改变速度方向,该合力称为向心力,方向始终指向圆心。结合牛顿第二定律,加速度方向也必指向圆心。

归纳总结

做匀速圆周运动的物体,所受合力提供向心力,方向总指向圆心。

根据牛顿第二定律,加速度方向与合力方向相同,因此匀速圆周运动的加速度方向总指向圆心。

这种指向圆心的加速度称为向心加速度(centripetalacceleration)。

概念深化

问题

为什么向心加速度不能改变速度的大小,只能改变速度的方向?

答案

向心加速度方向始终与线速度方向垂直,即沿半径指向圆心。由于加速度在速度方向上的分量决定速度大小的变化,而垂直方向的加速度分量对速度大小无贡献,因此它只改变速度的方向,不改变其大小。这类似于力在运动方向上不做功时动能不变的原理,此处加速度的垂直性保证了速率恒定,仅实现方向的连续偏转。

新知巩固

例题1

如图所示是A、B两物体做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像,其中A为双曲线的一支,由图可知()

A.A物体运动的线速度不变

B.A物体运动的角速度不变

C.B物体运动的角速度不变

D.B物体运动的线速度不变

解答

向心加速度公式有两个常用表达式:

an=

an

图像中A为双曲线的一支,说明an与r成反比,即an∝1r。

结合公式an=v2r,若v恒定,则a

B图线是过原点的直线,说明an∝r。

由公式an=ω2r可知,当ω为常数时,an与

若B的线速度不变,则an=v2r应随r增大而减小,与图中

综上所述,正确选项为C。

考察知识点

向心加速度的两个表达式:an=v2r

利用图像分析物理量之间的关系:

an∝1

an∝

能根据图像特征判断匀速圆周运动中的守恒量(v或ω)。

例题2

一物体在水平面内做匀速圆周运动,轨道半径为r,周期为T。关于其向心加速度

您可能关注的文档

文档评论(0)

教学设计优秀老师 + 关注
实名认证
服务提供商

教师资格证持证人

专注于教育领域的教案,课件,试卷的制作和写作

领域认证 该用户于2025年07月07日上传了教师资格证

1亿VIP精品文档

相关文档