向心力與向心加速度

1、第六屆全國大學生、研究生物理教學技能大賽 “立思杯” 教學設計 向心力與向心加速度教學設計【教學對象】 高一學生【教材分析】 【教材】本節(jié)選自司南版高中物理共同必修2第四章第二節(jié)。1、教材中的地位與作用：向心力和向心加速度是第一節(jié)圓周運動的延伸，這一內容還是后續(xù)的離心運動、下一章萬有引力定律的基礎，它具有承上啟下的作用。2、教材特點：教材先通過實例讓學生從運動和力關系的角度進行分析，分析物體的受力特點，從而得出向心力的概念，有助于學生體會和理解。教材以探究性實驗來研究與向心力的大小有關的因素，培養(yǎng)學生養(yǎng)成嚴謹、細致、耐心的實驗修養(yǎng)，培養(yǎng)學生實事求是、尊重客觀規(guī)律的科學態(tài)度，讓學生體會到實驗在探

2、索物理規(guī)律中的作用。本節(jié)包過三個知識點：一是向心力的概念、二是向心力的大小、三是向心加速度的公式。前兩點重在讓學生認識向心力的存在以及影響向心力大小的因素。后者重在聯(lián)系前面的內容，使知識融會貫通。3、教材編寫思路：由之前學過的圓周運動的概念，首先提出做圓周運動的物體受到的力有什么特點呢？的問題。引發(fā)學生思考，接著通過一個迷你實驗分析歸納總結出向心力的概念，通過實例又分析了向心力可能是彈力，可能是重力，也可能摩擦力，還可能是它們的合力。說明向心力是一個效果力，在探究向心力的大小時，用控制變量法進行實驗得出向心力的公式，由于牛頓第二定律推導出向心加速度的公式。最后教材通過例題和習題的方式鞏固向心力

3、的應用?！緦W情分析】 1、知識基礎：通過前幾節(jié)內容的學習，學生已經知道了曲線運動的條件，還利用運動的合成與分解知識研究了平拋運動。后面還學習了描述勻速圓周運動的物理量：線速度、角速度、周期。這些知識的學習，為學生學習向心力做好了知識上的準備。2、心里特點：高一學生的認知發(fā)展是由具體運算階段向形式運算階段過渡，也是由直觀認識向邏輯推理、實驗推理階段過渡，因此需要在教學中通過實例、實驗，使學生對向心力的認識從感性認識升華到理性認識。3、認知困難：高一學生對勻速圓周運動產生的原因具有強烈的好奇心和求知欲。雖然已經學習了圓周運動的相關知識，但由于缺乏對圓周運動產生的原因感性認識。不能很好的解釋一些生活

4、中圓周運動的現象。認識還比較模糊，理解還不夠系統(tǒng)和深入?！窘虒W目標】 知識與技能 1理解向心力的概念； 2理解向心力公式的確切含義，并能用來進行簡單的計算； 3理解向心加速度的概念，結合牛頓第二定律得出向心加速度的公式。 過程與方法1 通過體驗實驗理解向心力的概念，并掌握處理問題的一般方法：提出問題，做出猜想，分析問題，解決問題，總結歸納；2 在向心力大小的實驗探究的過程中，體會控制變量法在解決問題中的作用。 情感態(tài)度與價值觀1 經歷從提出問題到解決問題的過程，培養(yǎng)學生的問題意識及思維能力；2 實例、實驗緊密聯(lián)系生活，能利用向心力的相關知識解釋生活中的現象，拉近科學與學生的距離，使學生感到科學

5、就在身邊，調動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的學習興趣。【教學重點和難點】 教學重點1 向心力的概念和公式的建立；2 向心加速度的概念與公式的推導。 教學難點1 向心力的來源；2 用控制變量法探究各物理量對向心力的影響?！窘虒W方法】教法分析： 1實驗演示法：物理學是一門以實驗為基礎的學科，而實驗是教學的重要內容和教學手段。本節(jié)教師通過實驗演示,創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生的學習興趣。例如本節(jié)教師通過倒扣的瓶子中的水不會下落的問題引入新課。使知識在提問的過程中同時是解決問題的過程。2講授法：教學的開始給學生展示倒扣的瓶子中的水不會下落的問題，激發(fā)學生的學習興趣。并時時穿插教師形象生動的講解，富有啟發(fā)語言為

6、輔，以點撥、啟發(fā)學生。如對影響向心力大小的原因的講解則要充分發(fā)揮教師的主導作用，讓學生經歷一個思想的探究過程。完成從感性認識到理性認識的飛躍。學法指導：以學生實驗探究為主線，通過小組合作的方式進行實驗探究。重點設置為兩個環(huán)節(jié)，猜想環(huán)節(jié)和分析處理數據環(huán)節(jié)。由于學生缺乏對向心力大小的感性認識，所以設計小組實驗引導學生做出猜想。又因為探究向心力的大小有四個物理量，數據的分析處理為難點，通過分組探究，簡化實驗，突破難點。真正體現“以教為主導，以學為主體”的教學理念。【教學資源】塑料瓶、電動小車、細繩、圓珠筆桿、筆袋、質量不同的小物體（鋼球、鋁球）、向心力演示器、多媒體【教學流程圖】概念得出 開始概念延

7、伸 引入新課概念應用 形成概念 提出問題探究向心力的大小與哪些物理量有關猜想假設引導分析得出向心加速度公式實驗探究得出結論：向心力的公式 結束 課堂總結 【教學過程設計】教學環(huán)節(jié)教 學 內 容教 師 活 動學 生活 動教學媒體 設 計意 圖（一）創(chuàng)設情境，引入新課 實驗演示1、 為學生創(chuàng)設感興趣的實驗情景： 2、 向學生提出問題：怎樣在保證瓶口朝下且只用一只手的前提下，使瓶中的水不漏出來。3、教師演示實驗：將帶水的瓶子用細繩拉著做圓周運動，在瓶口朝下時水不下落。引導學生思考：1）隨瓶做圓周運動的水在倒扣時為什么不下落？2）做圓周運動的物體有什么樣的受力特點？認真觀察實驗，深入思考：為什么瓶口朝

8、下時瓶中水不下落？學生現有的思維與事實矛盾:倒扣的水瓶中的水不下落？并積極大膽地參與猜想。文本圖片 學生觀看了教師的操作之后，會迫切想知道為什么會這樣，于是就很自然的進入了本課的主題，激發(fā)起了學習的興趣和求知欲望，并初步領略了物理世界的神奇。（二）實驗演示，形成概念概念得出向心力定義：做圓周運動的物體會受到一個始終指向圓心的等效力的作用.通過繩子拉著小車做圓周運動實驗演示，提出問題：1） 小車受到哪些力？2） 這些力的合力方向指向哪里？總結上面實驗現象，引出圓周運動概念。仔細觀察實驗演示，思考老師的問題。跟隨老師總結實驗現象，領會向心力的概念。文本圖片教師用實驗演示和問題引導學生思考，注重了學

9、生思維的參與，鍛煉了學生的分析問題能力。概念延伸向心力是一種效果力給同學提供幾幅圖片，并讓學生動腦思考：這些圖片中圓周運動的向心力是由什么力來提供的？ 觀看幻燈片，跟隨老師分析向心力的來源。圖片通過對圖片中圓周運動向心力來源的分析，讓學生更直觀體會向心力的來源，便于學生理解，突破了向心力是效果力這一難點。概念應用實 驗分 析解決引入新課時趣味實驗中水在倒扣時為什么不下落的問題。對水進行受力分析。學生通過以上學習，思考討論并解決問題。圖片老師通過解決引入實驗中遺留的問題，滿足學生的好奇心，增強學生對物理的興趣，并學會用所學知識來解釋物理現象。（三）開動腦筋，實驗探究猜想假設與向心力的大小有關的物

10、理量：角速度，半徑，物體的質量。實驗探究：自制迷你實驗：由書上實驗改編自制向心力探究小實驗，定性分析與向心力大有關因素。讓同學們動手實驗并思考:1、在半徑一定時，轉速快慢對所掛重物的有什么影響？2、在轉速一定時，半徑長短對所掛重物的有什么影響？3、在轉速一定，半徑長短一定時，對所掛不同質量重物的有什么影響？在老師的引導下設計實驗并自己動手制作實驗器具。通過動手實驗，思考老師提出的問題并討論出各種因素。文本圖片學生經歷了“提出問題猜想與假設交流與合作設計實驗實驗探究分析與論證得出結論”等一系列過程，親身體會到科學探究的過程。培養(yǎng)學生養(yǎng)成嚴謹、細致、耐心的實驗修養(yǎng)。培養(yǎng)學生實事求是、尊重客觀規(guī)律的

11、科學態(tài)度，讓學生體會到實驗在探索物理規(guī)律中的作用。進行試驗實 驗探 究1、學生對以上問題會思考討論出各種因素，教師再根據學生的猜想假設歸納成質量、角速度和半徑三個變量。2、介紹向心力演示儀的構造和原理。3、引導學生設計實驗。利用控制變量法用向心力演示儀進行實驗探究。4、教師指導學生分組實驗，每組只探究一個變量。學生根據教師的歸納，利用控制變量法進行實驗探究。圖片得出結論向心力公式向心加速度的公式向心加速度的方向始終指向圓心。教師與學生一起歸納總結。引導同學思考如何得到向心加速度公式，強調向心加速度的方向。學生代表上臺展示他們的實驗成果，全班同法學共同歸納出結論。學生利用牛頓第二定律推導出向心加速度公式。文本鍛煉學生總結歸納的能力。利用牛頓第二定律導出向心加速度的公式利于理解，并且回避了用矢量公式推導向心加速度這一難點。（四）課堂總結,鞏固練習向心力向心加速度習題與同學一同回顧，總結本節(jié)課重點內容。布置課后習題，鞏固所學知識。緊跟老師思路，回顧本屆課重點知識。完成老師