向心加速度的物理知識點
目錄
1.向心加速度定義
2.向心加速度公式
3.向心力與向心加速度
1.向心加速度定義
質點作曲線運動時，指向瞬時曲率中心的加速度就是向心加速度。向心加速度是反映圓周運動速度方向變化快慢的物理量。向心加速度只改變速度的方向，不改變速度的大小。由牛頓第二定律，力的作用會使物體產生一個加速度。合外力提供向心力，向心力產生的加速度就是向心加速度。可能是實際加速度，也可能是物體實際加速度的一個分加速度。向心加速度是反映圓周運動速度方向變化快慢的物理量。向心加速度只改變速度的方向，不改變速度的大小。
2.向心加速度公式
上式中，an表示向心加速度，Fn表示向心力，m表示物體質量，v表示物體圓周運動的線速度（切向速度），w表示物體圓周運動的角速度，T表示物體圓周運動的週期，f表示物體圓周運動的頻率，R表示物體圓周運動的半徑。
3.向心力與向心加速度
一、概述
本節課是高一魯科版物理必修2第四章的內容，課時是二節課，本教案是關於第一課時向心力的內容。學生在前面學習了物體做曲線運動的條件，學習了對圓周運動的描述，而且在必修1中也學習了牛頓運動定律。這節課作為這些知識的綜合應用的具體例子，通過分析理解向心力的概念，掌握向心力的來源，通過實驗得出向心力大小的公式。
二、教學目標分析
（一）知識與技能
1、知道什麼是向心力，理解勻速圓周運動的向心力大小不變，方向總是指向圓心；
2、知道向心力的來源；
3、知道勻速圓周運動的向心力的公式，會解答有關問題；
4、養成探究物理問題的習慣，養成觀察實驗的能力和分析綜合能力。
（二）過程與方法
1、要通過對物體做圓周運動的實例進行分析入手，從而認識到：做圓周運動的物體都必須受到指向圓心的力的作用，由此理解向心力的概念；
2、通過充分討論向心力來源、向心力大小可能與哪些因素有關，並設計實驗進行探究活動；
3、能通過思考交流，體驗探究與合作學習。
（三）情感態度與價值觀
1、領略到物理就在自己的身邊，體驗自然界的奇妙與和諧，發展好奇心與求知慾；
2、在探究合作過程中，增強探究意識與合作意識，增強與人交流的意識；
3、養成敢於發表自己觀點，既堅持原則又尊重他人的良好習慣；
4、意識到物理規律在現實生活中的重要作用，增強對物理學習的興趣；
5、在用實驗得出結論的過程中，逐步樹立嚴謹科學的實驗態度和正確的認識觀。
三、學習者特徵分析
1、學生是本校的高一學生；
2、學生為高一的'孩子，好奇心強，具有較強的探究慾望；
3、學生有過多次的小組合作經驗；
4、學生已經學過牛頓運動定律和物體做曲線運動的條件及描述圓周運動的物理量；
5、學生能夠進行牛頓運動定律的簡單應用；
6、學生在平常的學習和生活中已經接觸到過一些零碎的關於物體做圓周運動的例子；
7、學生有一些摩擦力與運動方向相反的錯誤觀念。
8、學生會從向心力三個字的字面先入為主認為這是某個新的力。
四、教學策略選擇與設計
·情景創設策略：運用生活中與教學內容相關的情景，設計問題，設計物理實驗，組織教學內容，提出有啟發性的引申問題，激發學生的學習興趣，積極地參與到實驗驗證、實驗猜想、探究規律的學習當中。
·探究引導策略：探討式學習；教師啟發引導
·自主合作探究式學習策略：建立小組討論、交流、合作的課堂氛圍
五、教學資源與工具設計
·魯科版新課標教材高中物理必修2
·相關實驗器材，單擺小球、向心力演示器、鋼球、木球。
·專門為本課設計的多媒體課件
·多媒體教室
六、教學過程
課前：播放課件中有關圓周運動的視頻。
導入新課
複習提問
物體做曲線運動的條件？
勻速圓周運動的性質、特點？
為了描述勻速圓周運動，我們引入了哪些物理量？
描述勻速圓周運動的物理量之間的關係？
導入
我們剛才通過視頻觀看了多種圓周運動，圓周運動是曲線運動，運動的物體肯定有一個不為0的合外力，它的合外力會不會有什麼特點呢？本節我們就從動力學角度來進一步研究圓周運動中較簡單的勻速圓周運動。
二．新課教學
㈠向心力
[實驗並模擬]
利用桌上的單擺小球，手執繩的一端使小球在光滑水平面上做勻速圓周運動。
觀察小球運動情況、分析小球受力特點（請同學單獨回答）。
[設疑引申]
如繩子突然斷開，小球還能維持圓周運動嗎？繩子的拉力有什麼特點？這個力的方向跟速度方向有何關係？
[學生互相討論]
從方向上看，這個力的方向時刻在變，且始終指向圓心，始終跟速度方向垂直（半徑與切線垂直）。
向心力：做勻速圓周運動的物體受到的指向圓心的合外力。
師：向心力的作用是什麼？
生：改變速度的方向，不改變速度的大小。
師：向心力是不是一個方向不變的力？
生：不是。
利用課件模擬各種做勻速圓周運動的實例，請學生對其進行受力分析。從而理解各種情況下物體做勻速圓周運動的向心力。
[過渡]
向心力的方向時刻在變，那大小呢？向心力的大小會與哪些因素有關？先讓我們通過親身體驗來猜想一下。
[學生活動設計]
1、分組用細線拉小鋼球、小木球讓其在桌面上做勻速圓周運動，改變小球的轉速，細線的長度多做幾次。由自己的感覺猜測向心力的大小與哪些因素有關。
2、讓學生做課本圖4－17的實驗，體驗向心力。
[猜測結論歸納]
向心力的大小可能與物體的質量、角速度、線速度、半徑有關。
[過渡]
那麼猜想是否正確呢？它們之間定量的關係又會怎樣？下面通過實驗進行檢驗（控制變量法）。
[演示]
逐一介紹向心力演示器的構造和使用方法（所需的向心力由擋板來提供）。
首先對照圖片和實物來認識實驗儀器，①轉動手柄，用手搖動就帶動②、③變速塔輪轉動，塔輪有3層，第一層塔輪左右半徑相等，第二層塔輪半徑之比為2：1，地三層塔輪半徑之比為4：1，塔輪上面有一個長槽和一個短槽，長槽的上面有兩個小檔片，第一個檔片到圓心的長度為第二個檔片到圓心長度的一半，等於短槽上的檔片到圓心的長度，我們對小檔片施加一個力可以看到，通過⑥橫臂的槓桿作用使彈簧測力筒⑦下降，從而露出標尺⑧，標尺上露出的紅白相間等分格子數可以顯示力的大小，現在我們把小球放在槽上，然後勻速轉動手柄，使小球做勻速圓周運動，如果沒有檔板，小球會飛出，所以小球的向心力有檔板對小球的彈力提供，而同時小球會給檔板一個同樣大小的力，這個力的大小又通過紅白格子表現出來，所以兩球向心力的大小的比值就能得出。
操作方法：
用質量不同的鋼球和鋁球，使它們的運動半徑和角速度相同，觀察並分析向心力與物體質量之間的關係。
用兩個質量相同的小球，保持小球轉動的半徑相同，觀察並分析向心力與角速度之間的關係。
用兩個質量相同的小球，保持小球運動的角速度相同，觀察並分析向心力與運動半徑之間的關係。
[總結歸納]
大家的猜想正確
具體關係
r、ω相同，m1：m2=F1：F2=1：2
m、r相同，ω1：ω2=1：2 F1：F2=1：4
m、ω相同，r1：r2=F1：F2=1：2
當m、r、ω都採用國際單位制時，我們能得到向心力的定量計算公式F=mrω2，將公式ω=v/r代入可以得到向心力的另一表達式F=mv2/r。
三、小結
本節從力的角度研究了勻速圓周運動，知道了向心力的概念、特點、作用效果，以及各種情況向心力的來源，並通過實驗研究了向心力的大小。
四、作業
複習本節、預習下節
教材72頁第3、5題。
觀察日常生活所見的勻速圓周運動並用今天所學的知識去解釋。
七、教學評價設計
本節課體現新課程教學要求，把評價的側重點放在學生的學習活動上，圍繞學生主動學習來評價；充分利用現代教育技術，使評價具有客觀性和可操作性，便於掌握和應用。
今天有關國中物理知識點：向心加速度的相關內容就介紹到這裏了。
