《向心力》教學(xué)設(shè)計與反思

《向心力》教學(xué)設(shè)計與反思《向心力》教學(xué)設(shè)計與反思/NUMPAGES16《向心力》教學(xué)設(shè)計與反思《向心力》教學(xué)設(shè)計與反思《向心力》教學(xué)設(shè)計與反思【設(shè)計思想】建構(gòu)主義教學(xué)理論啟示我們要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，創(chuàng)造以“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生在真實的情景中完成任務(wù)，改變我們長期存在的教師在臺上講，學(xué)生在臺下聽的灌輸式教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，主動建構(gòu)良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。【教材分析】教材先通過實例讓學(xué)生從運動和力的角度進行分析，分析物體的受力特點，從而得出向心力的概念，有助于學(xué)生體會和理解。教材接著從理論的角度，根據(jù)牛頓第二定律，推導(dǎo)出向心力的數(shù)學(xué)表達式。之后，為了讓學(xué)生對向心力公式有一定的認(rèn)識和理解，教材中設(shè)計了驗證性實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式。通過圓錐擺實驗，拉近科學(xué)與生活的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊，對科學(xué)產(chǎn)生親切感。本節(jié)還有一點與過去不同，那就是在討論完勻速圓周運動后討論了變速圓周運動和一般曲線運動。這塊內(nèi)容的補充，不僅為分析物體在曲線最高點、最低點的受力分析和運動情況提供了理論依據(jù)，而且為學(xué)生提供了處理問題的一種思維方法：從特殊到一般。這部分知識的學(xué)習(xí)，可以為萬有引力和帶電粒子在勻強磁場中的運動等內(nèi)容做好必要的準(zhǔn)備。當(dāng)然，學(xué)習(xí)完這一節(jié)之后，中學(xué)里所有的運動形式都學(xué)習(xí)完畢了，從而可以讓學(xué)生在更廣闊的角度理解運動和力的關(guān)系。【學(xué)情分析】通過前幾節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了曲線運動的條件，學(xué)習(xí)了處理曲線運動的重要方法──運動的合成和分解，還利用運動的合成與分解知識研究了平拋運動。接著引入角速度、線速度、周期、轉(zhuǎn)速等物理量描述了勻速圓周運動的規(guī)律。這些知識的學(xué)習(xí)，為學(xué)生學(xué)習(xí)向心力做好了知識上的準(zhǔn)備。由于向心力是一種學(xué)生感到陌生的力，而高一學(xué)生的抽象思維能力和邏輯推理還不是很強，所以需要在教學(xué)中通過實例、實驗，使學(xué)生對向心力的認(rèn)識從感性認(rèn)識升華到理性認(rèn)識。【教學(xué)目標(biāo)】1．知識與技能（1）知道什么是向心力，理解它是一種效果力。（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）知道變速圓周運動中向心力是合外力的一個分力，知道合外力的作用效果。2．過程與方法（1）通過對向心力概念的探究體驗，讓學(xué)生理解其概念。并掌握處理問題的一般方法：提出問題，分析問題，解決問題。（2）在驗證向心力的表達式的過程中，體會控制變量法在解決問題中的作用。（3）經(jīng)歷從勻速圓周運動到變速圓周運動再到一般曲線運動的研究過程，讓學(xué)生領(lǐng)會解決問題從特殊到一般的思維方法。并學(xué)會用運動和力的觀點分析、解決問題。3．情感態(tài)度與價值觀（1）經(jīng)歷從特殊到一般的研究過程，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。（2）實例、實驗緊密聯(lián)系生活，拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?！局攸c難點】1．教學(xué)重點（1）理解向心力的概念和公式的建立。（2）理解向心力的公式，并能用來進行計算。（3）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。2．教學(xué)難點（1）理解向心力的概念和公式的建立。（2）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。【教學(xué)策略與手段】向心力是高中物理的一個重點內(nèi)容，同時也是一個難點內(nèi)容，在對物體進行受力分析時，往往不清楚運動過程中什么力提供向心力，這說明學(xué)生對向心力的認(rèn)識和理解不夠深刻、全面。為了突破難點，教師在教學(xué)中通過具體的實例、實驗，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓學(xué)生主動參與到探究的過程，成為學(xué)習(xí)的主體，積極主動地獲取知識和能力。本節(jié)課的教學(xué)流程設(shè)計為：創(chuàng)設(shè)情境→發(fā)現(xiàn)問題→進行猜想→理論推導(dǎo)→實驗驗證→得出結(jié)論→指導(dǎo)實踐。在教學(xué)手段上，充分使用PPT、視頻、演示實驗、故事講述，以增強教學(xué)的生動性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，落實教學(xué)目標(biāo)?！菊n前準(zhǔn)備】1．實驗儀器：帶細(xì)繩的鋼球（兩人一個），鐵架臺，鋼球一個，細(xì)繩一條，刻度尺，圓形瓶蓋，秒表，物塊，圓形瓶蓋。2．視頻：自行車轉(zhuǎn)彎，公園的轉(zhuǎn)椅。3．制作PPT。【教學(xué)過程】一、引入新課演示實驗：讓物塊在旋轉(zhuǎn)的平臺上盡可能做勻速圓周運動。教師：物塊為什么可以做勻速圓周運動？這節(jié)課我們就來研究這個問題。（設(shè)計意圖：從實驗引入，激發(fā)學(xué)生的好奇心，活躍課堂氣氛。）二、新課教學(xué)（一）向心力1．向心力的概念學(xué)生：在教師引導(dǎo)下對物塊進行受力分析：物塊受到重力、摩擦力與支持力。教師：物塊所受到的合力是什么？學(xué)生：重力與支持力相互抵消，合力就是摩擦力。教師：這個合力具有怎樣的特點？學(xué)生：思考并回答：方向指向圓周運動的圓心。教師：得出向心力的定義：做勻速圓周運動的物體受到的指向圓心的合力。（做好新舊知識的銜接，使概念的得出自然、流暢。）2．感受向心力學(xué)生：學(xué)生手拉著細(xì)繩的一端，使帶細(xì)繩的鋼球在水平面內(nèi)盡可能做勻速圓周運動。教師：鋼球在水平面內(nèi)盡可能做勻速圓周運動，什么力使鋼球做圓周運動？學(xué)生：對鋼球進行受力分析，發(fā)現(xiàn)拉力使鋼球做圓周運動。（設(shè)計意圖：利用常見的小實驗，讓學(xué)生親身體驗，增強學(xué)生對向心力的感性認(rèn)識。）教師：也就是說，鋼球受到的拉力充當(dāng)圓周運動的向心力。大家動手實驗并猜想：拉力的大小與什么因素有關(guān)？學(xué)生：動手體驗并猜想：拉力的大小可能與鋼球的質(zhì)量m、線速度的v、角速度、周期T，半徑r有關(guān)。教師：那么我們?nèi)绾窝芯肯蛐牧εcm、v、、T、r之間的關(guān)系呢？學(xué)生：思考、討論并回答：采用控制變量法，保持m、v、、T、r中的四個量不變，研究與剩下的一個量之間的關(guān)系。教師：如果保持鋼球的質(zhì)量m、線速度的v、角速度、周期T不變，半徑r可以變化嗎？學(xué)生：在教師引導(dǎo)下根據(jù)各個物理量之間的關(guān)系思考并回答：半徑r不能變化。教師：那么我們怎樣研究這幾個物理量之間的關(guān)系呢？學(xué)生：思考、討論并回答：由于做勻速圓周運動的物體，v、、T，r這四個物理量中，只要有兩個量確定了，其他兩個量也就跟著確定了。所以只需要研究向心力與m，v、、T、r這四個物理量中兩個物理量的關(guān)系。教師：引導(dǎo)學(xué)生采用控制變量法做實驗，體驗向心力的大小。學(xué)生：采用控制變量法做實驗，體驗向心力的大小。教師：大家體驗后，感覺向心力與哪些物理量有什么樣的關(guān)系？學(xué)生：根據(jù)自己的體驗并回答：質(zhì)量m、半徑r一定，線速度v越大，向心力越大；質(zhì)量m、線速度v一定，半徑r越大，向心力越大；質(zhì)量m、半徑r一定，周期T越大，向心力越小……（設(shè)計意圖：積極引導(dǎo)學(xué)生猜想，并滲透實驗方法：控制變量法的教學(xué)。）3．推導(dǎo)向心力的表達式教師：這是向心力與各個物理量之間可能存在的定性關(guān)系。那大家能不能根據(jù)所學(xué)的知識，從理論上推導(dǎo)向心力的表達式。教師：在教師引導(dǎo)下根據(jù)向心加速度的表達式和牛頓第二定律推導(dǎo)：因為,所以=教師：理論推導(dǎo)證明：（設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)推理能力，體驗探究的過程。）4．粗略驗證演示實驗：細(xì)線下面懸掛一個鋼球，細(xì)線上端固定在鐵架臺上。將圓形瓶蓋置于水平桌面上，使鋼球靜止于瓶蓋的圓心。用手帶動鋼球，讓鋼球獲得初速度，使它沿圓形瓶蓋邊緣做圓周運動。教師：鋼球在做勻速圓周運動，那是什么力提供向心力？學(xué)生：動手畫圖，對鋼球進行受力分析，并在教師引導(dǎo)下找出提供向心力的合力。教師：哪幾個力提供向心力？向心力的大小如何？學(xué)生：繩子的拉力和鋼球的重力提供向心力。向心力的大小為。教師：我們要驗證向心力的表達式是否正確，那么需要測量向心力的大小，如何測量呢？學(xué)生：討論并回答：小球質(zhì)量可以用天平測量，再乘以重力加速度，就是mg；小球重力mg可以用彈簧秤測量；可以用圓周運動的半徑與小球距懸點的豎直高度的比值算出。教師：我們已經(jīng)求出了向心力的大小，那如何求？或的大小？這三個關(guān)系式里，哪一條比較容易測量？學(xué)生：思考并回答：。教師：在這條表達式里，只需要測量周期T，我們有秒表，那么周期是測鋼球圓周運動一圈的時間還是多圈的時間？學(xué)生：測量多圈的時間，之后算出周期。教師：為什么測量多圈的時間？學(xué)生：測量多圈，時間較準(zhǔn)確，誤差較小。（設(shè)計意圖：實驗緊密聯(lián)系生活，拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊。同時，在實驗中引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題，以提高學(xué)生的實驗?zāi)芰Α＃?．向心力是效果力教師：學(xué)以致用，請大家用剛才所學(xué)的知識解釋塑料球為什么可以在旋轉(zhuǎn)的圓柱形空瓶做勻速圓周運動？學(xué)生：思考并解釋。教師：播放自行車轉(zhuǎn)彎的視頻，并提問：自行車的彎道為什么要修成斜坡？學(xué)生：觀看視頻并在教師引導(dǎo)下進行受力分析后發(fā)現(xiàn)：重力和斜坡對自行車的支持力的合力充當(dāng)向心力。教師：播放公園的轉(zhuǎn)椅的視頻，并提問：轉(zhuǎn)椅上的人做勻速圓周運動，什么力充當(dāng)向心力？學(xué)生：觀看視頻并思考、回答：人受到的重力和椅子對人的支持力的合力充當(dāng)向心力。教師：這些例子都說明向心力只是一種效果力。只要是產(chǎn)生向心加速度的力，不管是重力、彈力還是摩擦力，都可以是向心力。（設(shè)計意圖：通過具體實例讓學(xué)生初步體驗圓周運動的向心力的來源，加深學(xué)生對向心力概念的理解，并對圓周運動中力和運動的關(guān)系有更深入的認(rèn)識。）（二）變速圓周運動教師：日常生活中比勻速圓周運動更常見的是變速圓周運動。接下來我們研究變速圓周運動中的向心力。演示實驗：釋放單擺，讓鋼球來回擺動。教師：小球從釋放到最低點的運動過程中，小球的速度大小如何變化？學(xué)生：速度逐漸變大。教師：小球繞著懸點做圓周運動，由于速度大小發(fā)生了變化，這是變速圓周運動。那么什么力提供小球做圓周運動的向心力？學(xué)生：在教師引導(dǎo)下對小球進行受力分析后得出：教師：那么重力的另一分量起著什么作用呢？學(xué)生：思考、討論并回答：跟速度方向一致，起著改變速度大小的作用。教師：在單擺這樣的變速圓周運動中，可以把力分解為跟圓周相切的分力Ft和指向圓心的分力Fn。Ft產(chǎn)生圓周切線方向的加速度，叫做切線加速度。切線加速度與物體的運動方向在一條直線上，它改變了物體速度的大小。那么指向圓心的分力Fn改變的是什么呢？學(xué)生：在教師引導(dǎo)下思考并回答：指向圓心的分力Fn始終與速度方向垂直，改變的是物體運動的速度方向。教師：現(xiàn)在我們可以從向心加速度和切向加速度的角度來理解勻速圓周運動和變速圓周運動了。僅有向心加速度的運動是勻速圓周運動，同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動是變速圓周運動。（滲透從特殊到一般的思維方法，借鑒勻速圓周運動中的從力和運動的角度考慮的分析方法，培養(yǎng)學(xué)生思維遷移的能力。）教師：到此為止，請大家分析歸納向心力有怎樣的特點？學(xué)生：在教師引導(dǎo)下分析、討論并歸納向心力的特點：（1）向心力的方向永遠(yuǎn)指向圓心；（2）向心力的方向和速度方向垂直；（3）向心力是個變力；（4）向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。（設(shè)計意圖：通過勻速圓周運動和變速圓周運動的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明白兩者之間的相同點和不同點，使學(xué)生對向心力的理解，更深刻，更全面，從而突破向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小這一難點。）（三）一般曲線運動教師：比變速圓周運動更為常見的是運動是一般曲線運動。在物理學(xué)中，我們把運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動叫做一般曲線運動。那么如何對一般曲線運動進行研究呢？學(xué)生：在教師引導(dǎo)下從極限思想的角度思考對一般曲線運動進行分析：可以把曲線分割成很多小段圓弧。圓弧的彎曲程度不一樣，說明它們具有不同的半徑。然后分析某點的運動時，就可以按圓周運動處理了。（設(shè)計意圖：再次滲透從特殊到一般的思維方法，并引導(dǎo)學(xué)生用極限的思維方法分析一般曲線運動，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)。）三、課堂小結(jié)教師：引導(dǎo)學(xué)生回顧所學(xué)知識和思想方法，一起小結(jié)：1．一種力（向心力）2．一組公式（）3．一種實驗方法（控制變量法）4．兩種思想方法（從特殊到一般、極限思想）【教學(xué)反思】該教學(xué)設(shè)計創(chuàng)建的物理情景、提供的實驗方案，不僅使學(xué)生經(jīng)歷了建立概念、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程，也很好地落實了過程目標(biāo)和情感目標(biāo)。具體的說，有以下幾方面：1．向心力是高中物理的一個難點內(nèi)容，學(xué)生對于向心力一直很難理解，在對物體進行受力分析時，往往還外加一個向心力。為了突破重點，難點，第一、在學(xué)習(xí)順序上先講向心加速度，用矢量推導(dǎo)向心加速度這個難點，后講向心力，通過實例給出向心力概念，再通過探究性實驗給出向心力公式F=mrω2或F=mv2/r。2．情景教學(xué)，讓學(xué)生主動參與探究的全過程，成為學(xué)習(xí)的主體，激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，加深了對知識的理解。在探究過程中，教師要給學(xué)生提供必要的實驗器材和多媒體資源，引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，使學(xué)生產(chǎn)生探究的動機，從而提出