廣東省中山市卓雅外國語學校-高中物理-創(chuàng)新實驗-5.2 向心力

第第1頁向心力一、使用教材本節(jié)課?向心力?選自廣東教育出版社出版的粵教版高中物理必修二的第二章圓周運動的第2節(jié)。適用于高中一年級學生下學期學習。二、實驗器材15757、電機轉速控制裝812、電機聯(lián)軸器。三、實驗改良要點些因素有關，這比理論分析更有說服力。“向心力實驗演示儀〞僅僅是半定量的，并且誤差較大，從而只能定性地說明向心力大小與相統(tǒng)電動向心力定量分析演示儀所存在的缺乏做了以下幾點改良：速精度高還可通過顯示器直接讀出轉速。旋轉的過程中因改變而產(chǎn)生的纏繞。三是，在軌道的中心位置安裝了一個定滑輪，將程度弧形軌道中的槽碼連線轉90°軸承轉環(huán)連接。測量數(shù)據(jù)進展存儲，還能與計算機相連實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的實時輸出，并可以方便、快捷讀取平均值。儀器啟動的時候滑槽傷人，進步了儀器的平安性能。探究向心力演示儀與傳統(tǒng)的“向心力實驗演示儀〞相比，實現(xiàn)了定量地研究與向心力大小有關的物理而加深學生對向心力公式的理解和記憶。四、實驗原理子上，繩子的一端繞過小滑輪后綁在8字環(huán)上，將8字環(huán)固定在數(shù)顯測力計的掛鉤上。通過步進電機控制槽碼轉動時所需的向心力。不同質量所對應的向心力的大小，將對應數(shù)據(jù)輸入ExcelF-m圖像，即探究向心力的大小與質量的關系。測出不同半徑所對應的向心力的大小，將對應數(shù)據(jù)輸入ExcelF-r圖像，即探究向心力的大小與半徑的關系。角速度所對應的向心力的大小，將對應數(shù)據(jù)輸入ExcelF-F-2圖像，即探究向心力的大小與角速度的關系。五、學生情況分析〔一〕知識層面動定律。因此，我們可以讓學生在老師的引導下分析向心力來源，建立向心力和向心加速度的概念?！捕乘季S特點引導他們進展自主設計實驗、解決自己的困惑。六、實驗教學目的周運動的規(guī)律與日常生活的聯(lián)絡。“——直接呈現(xiàn)公式，這對于加深學生對于向心力的影響因素的認識，以及進步學生對向心力本質的認識都非常不利?；谏鲜龇治?，本節(jié)課的三維教學目的確定如下：〔一〕知識與技能理解向心力、向心加速度的概念，知道向心力是根據(jù)力的效果命名的；向心加速度；〔二〕過程與方法自主設計實驗，探究與向心力大小有關的因素；結合生活中的向心力的應用實例，體會牛頓第二定律的普適性?！踩城楦袘B(tài)度與價值觀通過探究性活動，體會成功的愉悅，開展參與物理學習活動的興趣；七、實驗教學內容??是粵教版高中物理必修二的第二章圓周運動的第2節(jié)。本節(jié)內容是在理解圓周運動根以為后面萬有引力定律和帶電粒子在勻強磁場中的運動打好根底?！癌ぉぷ寣W生考慮周運動有關的物理現(xiàn)象。物理源自生活，又回歸生活！八、實驗教學重難點〔一〕重點向心力、向心加速度概念的建立；理解向心力的來源，并能用公式進展計算。〔二〕難點理解向心力的來源；九、實驗教學策略本節(jié)課主要采用學生討論與實驗探究相結合的教學方法。十、實驗教學過程乒乓球受到重力，支持力的作——〔1〕酒杯中轉動的球〔勻指向圓心的合力，速圓周〕乒乓球受到重力，支持力的作——〔1〕酒杯中轉動的球〔勻指向圓心的合力，速圓周〕〔2〕水槽中轉動的鐵球圓周運動的力——槽對其指向〔勻速圓周〕圓心的彈力。N小木塊受到重力、支持力以及靜〔3〕圓盤上轉動的木塊摩擦力，合力指向圓心。使物體〔勻速圓周〕做圓周運動的力——指向圓心的靜摩擦力。〔一〕巧設實驗，引入新課——搬運到另一端，激發(fā)學生的挑戰(zhàn)欲。來。學生親自動手體驗乒乓球在杯子中做圓周運動，并且不會掉下來。做圓周運動的物體受力有什么特點？引發(fā)學生考慮?！捕硠?chuàng)設情境，建立概念創(chuàng)設以下三種情境，學生通過分析做圓周運動物體的受力，總結其共同點，嘗試建立向心力的概念?！饔茫瑥亩岢鱿蛐牧Φ母拍睢８拍睿合蛐牧Α鰟蛩賵A周運動的物體會受到始終指向圓心合外力，這個力叫做向心力。通過比照分析，歸納總結，加深學生對向心力定義及其方向的認識。特點：〔1〕物體做圓周運動需要的向心力是由其他的力來提供的?！?〕向心力的方向與速度的方向垂直，只改變速度方向，不改變速度大小?！?〕向心力是按效果來命名的，不是一種新的特殊性質的力?！跋蛐牧Φ母拍瞑曔@一重點?！耙源藖泶蚱齐y點。〔三〕大膽猜測，細心實驗慮——向心力的大小與哪些因素有關？讓物體做圓周運動，分別改變運動半徑、質量、和轉動速度，感受手上拉力的改變。動手體驗并猜——拉力的大小可能與鋼球的質量m、線速度的、角速度、周期T，半徑r有關然而，采用控制變量法，假設保持鋼球的質量m、線速度的、角速度、周期T不變，半徑r不可能變化。物體做勻速圓周運動的、 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mv、 、、r這四個物理量中兩個物理量的關系。排除相關因素，得到最終需要驗證的關鍵物理量?！蛐牧Υ笮】赡芘c做圓周運動物體的質量、運動半徑r和角速度驗后，感覺向心力與這些物理量有如下關系：mr一定，角速度m、角速度一定，半徑r越大，向心力越大；角速度、半徑r一定，質量m越大，向心力越大。素，得到關鍵影響因素。的質量？的質量？砝碼圓周運動并測量角速度？步進電機所需向心力？力傳感器周運動的半徑？直尺最終設計下列圖實驗裝置，進展實驗探究。實驗探究實驗一：探究向心力的大小與物體質量的關系控制步進電機的轉速與物體圓周運動的半徑不變，改變物體質量m，測量不同質量時對應的繩子拉力——即向心力的大小。將質量及對應的向心力數(shù)據(jù)導入Excel表格，作出拉力與質量F-m的圖像，可以明顯發(fā)現(xiàn)，二者呈正相關。在實驗中引導學生分析、解決問題，以進步學生的實驗才能。實驗二：探究向心力的大小與運動半徑的關系m——即向心力的大小。將半徑及對應的向心力數(shù)據(jù)導入Excel表格，作出拉力與半徑F-r的圖像，可以明顯發(fā)現(xiàn)，二者也呈正相關。比。實驗三：探究向心力的大小與角速度的關系控制物體圓周運動的半徑與物體質量m不變，改變步進電機的轉速n，測量不同轉速n時對應的繩子拉力——即向心力的大小。將質量及對應的向心力數(shù)據(jù)導入Excel表格，通過公式換算，作出拉力與半徑F-2的圖像，可以明顯發(fā)現(xiàn)，二者也呈正相關。因此可以得到結論，物體做勻速圓周運動的半徑和質量一定時，所需向心力與物體運動角速度的平方成正比?；谏鲜鲅芯?，結果用公式呈現(xiàn)如下：F向

2rkm k為系數(shù)。為了方便，我們v2rv2就認為1kg的物體做圓周運動，假設運動半徑為1m、角速度為1rad時，需要的向心力為1N。即2F 2rmv2向 r學生親身經(jīng)歷“提出問題→猜測與假設→交流與合作→設計實驗→實驗探究→分析與論證→得出結真理發(fā)現(xiàn)的過程?！菜摹忱碚撏茖?，強化概念F的作用下必所以稱為向心加速度。向心加速度的作用效果與向心力的作用效果一樣，只改變速度的方向。結合牛頓第二定律，提出向心加速度的概念，并利用理論導出向心加速度的計算a向

2r ，強v2rv2——了用矢量推導向心加速度這個難點。〔五〕學有所得，回歸生活用?！?〕飛車和過ft車通過圓周最高點時向心力是由哪些力來提供的？〔2力來提供？〔3哪里來的？認識，幫助學生穩(wěn)固概念，開展思維。最后進展課堂小結，回憶整節(jié)課的內容。十一、教學效果反思情感