高中物理 第2章 研究圆周运动 2.2 研究匀速圆周运动的规律教案 沪科版必修2-沪科版高一必修2物理教案VIP免费

2.2研究匀速圆周运动的规律教研中心教学指导一、课标要求1.知道什么是向心力，什么是向心加速度，理解匀速圆周运动的向心力和向心加速度大小不变，方向总是指向圆心.2.知道匀速圆周运动的向心力和向心加速度的公式，会解答有关问题.3.培养学生探究物理问题的习惯，训练学生观察实验的能力和分析综合能力.4.培养学生对现象的观察、分析能力，会将所学知识应用到实际中去.二、教学建议向心加速度的推导是一个难点，为使学生更好地掌握向心加速度的概念，建议先研究向心力的概念，再根据牛顿第二定律推导出向心加速度的表达式.1.要通过对物体做圆周运动的实例进行分析入手，从中引导启发学生认识到：做圆周运动的物体都必须受到指向圆心的力的作用，由此引入向心力的概念.2.对于向心力概念的认识和理解，应注意以下三点：第一点是向心力只是根据力的方向指向圆心这一特点而命名的，或者说是根据力的作用效果来命名的，并不是根据力的性质命名的，所以不能把向心力看作是一种特殊性质的力.第二点是物体做匀速圆周运动时，所需的向心力就是物体受到的合外力.第三点是向心力的作用效果只是改变线速度的方向.3.让学生充分讨论向心力大小，可能与哪些因素有关？并设计实验进行探究活动.4.讲述向心加速度公式时，不仅要使学生认识到匀速圆周运动是向心加速度大小不变，向心加速度方向始终与线速度垂直并指向圆心的变速运动，在这里还应把“向心力改变速度方向”与在直线运动中“合外力改变速度大小”联系起来，使学生全面理解“力是改变物体运动状态的原因”的含义，再结合无论速度大小或方向改变，物体都具有加速度，使学生对“力是物体产生加速度的原因”有更进一步的理解.5.向心加速度是瞬时加速度而不是平均加速度因为匀速圆周运动中,加速度不是恒定的，所以不同时间内的平均加速度和某一时刻的瞬时加速度一般是不同的.我们所说的向心加速度，是指某时刻（或某位置）的加速度，即包含该时刻（或该位置）在内的一小段时间内的平均加速度的极限值.对于基础较好的学生可以帮助他们认识这一点.6.向心加速度与半径的关系向心加速度究竟是与半径成正比还是成反比？应提醒学生注意数学中的正比例函数y=kx中的k应为常数，因此，若ω为常数，根据a=rω2可知，向心加速度与r成正比；若v为常数,根据a=v2/r可知，向心加速度与r成反比.若无特殊条件，不能说向心加速度a与半径r是成正比还是反比.资源参考向心加速度公式推导集萃向心加速度是匀速圆周运动中的教学难点，这是由于学生因长期接受标量运算而产生的思维定势，认为匀速圆周运动中物体运动速率不变，故其Δv=0,于是有a==0,因此我们在教学中必须强调两点，一是矢量性，速度的方向变化也表示速度有变化，故Δv≠0，另一是速度变化的方向就是加速度的方向.因此在教学中必须说清楚Δv的方向.教材中引进了速度三角形的方法，实际上已经考虑到了上述两点.关于向心加速度公式的推导方法甚多，下面提供几种有别于课本的推导方法，供大家参考.1.矢量合成法如图所示，物体自半径为R的圆周A匀速率运动至B，所经时间为Δt，若物体在A、B点的速率为vA=vB=v，则其速度的增量Δv=vB-vA=vB+（-vA），由平行四边形法则作出其矢量图如图.由余弦定理可得θv=由三角公式可知sin=所以Δv=2vsin当θ→0时,sin=,故Δv=vθ于是有a==v=vω=另由图可知α=.可见当θ→0时，α=90°，即Δv的方向和vB垂直，由于vB方向为圆周切线方向，故Δv的方向指向圆心.因Δv的方向即为加速度的方向，可见匀速圆周运动中加速度的方向指向圆心，其大小为a=或a=Rω2.2.运动合成法众所周知，物体做圆周运动的条件一是受到一个指向圆心的向心力的作用,另一是有一个初速度.可以设想，若没有初速度则物体将向着圆心方向做匀加速运动.若没有向心力，则物体将沿初速度方向做匀速直线运动.可见圆周运动应当是沿圆心方向的匀加速直线运动和沿初速度方向的匀速直线运动的合运动.如图所示，物体自A至B的运动，可看成先由A以速度v匀速运动至C，再由C以加速度a匀加速运动至B，由图可知R2+=(R+)2整理即得=2R·BC+当Δt很小时,R,即2R·故有=2R·因为=v·Δt,=aΔt2于是有v2Δt2=2R·aΔt2,即得a=.当Δt...