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2019-2020年高中物理《5.6 向心加速度》教學設計 新人教版必修2 ★教學目標 1. 知識與技能 a． 知道勻速圓周運動是變速運動，存在加速度。 b． 理解勻速圓周運動的加速度指向圓心，所以又叫做向心加速度。 c． 知道向心加速度和線速度、角速度的關系式 d． 能夠運用向心加速度公式求解有關問題 ★教學重點 1. 理解勻速圓周運動是變速運動，存在加速度。 2. 從運動學角度理論推導加速度的公式，體會極限思想。 3. 加速度公式的基本應用。 ★教學過程 一、引入 師：上節(jié)課我們學習了圓周運動中比較有代表性的勻速圓周運動，同學們回憶一下，勻速圓周運動有什么特點？ 生：勻速圓周運動是線速度大小不變（或角速度不變）的圓周運動。 師：勻速圓周運動是勻速運動嗎？ 生：不是，勻速圓周運動雖然線速度大小不變，但線速度方向一直在變化，所以勻速圓周運動是變速運動。 師：勻速圓周運動有加速度嗎？ 生：有！根據加速度公式知只要速度變化了，就存在加速度。 師：好，那請大家回答下面的問題。 例1、如下圖，物體沿順時針方向做勻速圓周運動，角速度ω=πrad/s，半徑R=1m。0時刻物體處于A點，后物體第一次到達B點，求這內的速度變化量； 2 這內的平均加速度。 【解析】： 【牢記】： ①要注意的是：速度是矢量，矢量加減法則跟標量加減法則是不一樣的，矢量加減法則是三角形定則； ②前面在學習直線運動時，我們是直接對速度進行加減的，沒有用什么三角形定則，這是怎么回事？ 答：這是因為對于同一直線上的矢量加減，我們可以通過選定正方向，同向為正，反向為負的方法將復雜的矢量計算變成簡單的標量計算。這個方法的本質還是矢量加減法則。 例2、一物體做平拋運動的初速度為10m/s，則1秒末物體速度多大？2秒末速度多大？1秒末至2秒末這段時間內速度變化量是多大？加速度是多大？ 師：通過上面的解題過程，我相信大家對矢量的理解又加深了。既然勻速圓周運動是變速運動，存在加速度，那它的加速度有什么特點呢？勻速圓周運動會是我們以前接觸過的勻變速運動嗎？這就是今天我們的學習目標：研究勻速圓周運動的加速度的特點。 師：我們都知道，對于加速度的研究，我們可以從兩個方面進行：1、單純從運動學角度用公式來研究加速度；2、從結合受力從動力學角度用公式來研究加速度。今天我們從第1個方面來研究加速度。 師：從理論上講，瞬時加速度是△t→0時平均加速度的極限值。由圖可知，當時間間隔t取值越來越小時，θ越來越小，越接近于0；α越來越大，越接近于90，當△t→0時，α=90，△v與垂直。公式在△t→0時的極限值就是A點的瞬時加速度，因為加速度的方向與△v方向相同，于是可知A點的瞬時加速度與A點瞬時速度垂直，指向圓心。 大小 師：請同學們根據上面的分析，嘗試推導出向心加速度大小的表達式。 【解析】： 當t→0時，有t→0時， 又因為 有 觀看動畫視頻：向心加速度 三、向心加速度 師：通過剛才的分析，我們得到結論：物體做勻速圓周運動時某點的向心加速度大小為；方向與該點速度方向垂直，指向圓心。這個結論是通過理論推導出來的，不涉及某個具體的運動，如“地球繞太陽做近似的勻速圓周運動”“電子繞原子核做勻速圓周運動”等，所以這個結論具有一般性、普遍性。 師：因為勻速圓周運動的加速度指向圓心，所以我們把勻速圓周運動的加速度又叫做向心加速度。 【定義】：做勻速圓周運動物體的加速度由于指向圓心，又叫做向心加速度。 【公式】： 【單位】：m/s2 【方向】：指向圓心 師：向心加速度的物理意義是什么呢？有同學能說一說嗎？ 生：加速度是描述物體速度變化快慢的物理量。 師：做勻速圓周運動物體的線速度大小變了嗎？ 生：沒有。 師：所以更詳細地講向心加速度的物理意義是描述線速度方向變化快慢的物理量。 【物理意義】：是用來描述物體做圓周運動的線速度方向變化快慢的物理量。 【問題】：勻速圓周運動是勻變速運動嗎？ 生：不是，做勻速圓周運動物體的向心加速度大小不變，方向指向圓心，雖然都是指向圓心，但不同位置指向圓心的位置是不同的，所以不是勻變速。 【牢記】：勻變速圓周運動是非勻變速曲線運動。