勻速圓周運動的向心力與向心加速度之實驗：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系 說課課件-2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期物理教科版（2019）必修第二冊

實驗說課探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系目錄CONTENTS01教學(xué)分析02實驗器材03實驗設(shè)計創(chuàng)新點04實驗原理05實驗教學(xué)目標(biāo)06實驗教學(xué)內(nèi)容07實驗教學(xué)過程08實驗效果評價一教學(xué)分析教

材來源于教科版高中物理必修二、第二章第二節(jié)勻速圓周運動的向心力和向心加速度選題背景常規(guī)實驗只能定性或者半定量探究向心力與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，如何定量研究？教學(xué)分析二實驗器材實驗器材傳統(tǒng)實驗器材數(shù)字一體化實驗器材無線向心力實驗器主體T型把手人字形底座光電門傳感器力傳感器三實驗設(shè)計創(chuàng)新點1.裝置上的改進：2.技術(shù)上的改進：實驗設(shè)計創(chuàng)新點3.數(shù)據(jù)處理上的創(chuàng)新：實驗中采用了光電門傳感器、力傳感器、數(shù)據(jù)采集器等電子化儀器來收集大量數(shù)據(jù)，提高測量精度通過計算機以及高中科學(xué)實驗系統(tǒng)V1.0軟件實時展示測量結(jié)果，定量探究向心力的公式F=mω2r。四實驗原理實驗原理力傳感器:橫桿所受拉力大小通過力傳感器實時顯示。橫桿對重物的拉力F提供向心力原

理

圖?改變重物來改變質(zhì)量m；?改變重物重心到圓心O的距離來改變r；?轉(zhuǎn)動時角速度ω會從大到小減??；?力傳感器測得其向心力F的變化。五實驗教學(xué)目標(biāo)實驗教學(xué)目標(biāo)?通過對向心力的研究，深化理解向心力知識；?通過發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計方案、改進裝置、進行實驗、合作交流，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識；?通過數(shù)字化實驗，了解現(xiàn)代實驗技術(shù)和手段，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。（一）課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要求通過實驗，探究并了解勻速圓周運動向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系。（二）核心素養(yǎng)目標(biāo)（三）實驗教學(xué)重難點?教學(xué)重點：培養(yǎng)學(xué)生實驗動手能力，形成科學(xué)思維與探究能力。?教學(xué)難點：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計并改進實驗，定量研究向心力與三者的關(guān)系。六實驗教學(xué)內(nèi)容實驗教學(xué)內(nèi)容（一）趣味演示實驗:

利用小球提礦泉水瓶，引導(dǎo)學(xué)生感受向心力的魅力（二）學(xué)生體驗教材第35頁上實驗探究（控制變量法）：

半定量研究向心力與三者之間的關(guān)系（三）數(shù)字化實驗：學(xué)生分組定量探究向心力F與三者之間的關(guān)系▲（1）實驗器材及實驗環(huán)境搭建（2）實驗操作

（3）實驗注意事項（4）驗證向心力公式七實驗教學(xué)過程實驗教學(xué)過程（一）趣味演示實驗（發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣）實驗:利用小球提礦泉水瓶長1m的細(xì)繩，一端接球（鐵球/塑料球），中間穿過中性筆筆筒，另一端接一瓶礦泉水。實驗效果：做圓周運動的小球，滿足一定條件時，可以拉起比自己重幾十倍的水。

——感受向心力實驗教學(xué)過程（二）控制變量法：半定量研究向心力與三者關(guān)系實驗:學(xué)生按照教材第35頁上步驟，采用控制變量法進行分組實驗探究。該裝置缺點：一是不易操作，讀數(shù)不穩(wěn)定；二是該實驗的數(shù)據(jù)組數(shù)較少，且不能定量得出向心力公式。實驗教學(xué)過程（三）數(shù)字化實驗：定量探究向心力與三者關(guān)系（1）實驗器材及實驗環(huán)境搭建實驗教學(xué)過程（三）數(shù)字化實驗：定量探究向心力與三者關(guān)系（2）實驗操作探究一：控制m、r不變，探究F的大小與ω的關(guān)系F-ω圖像F-ω2圖像結(jié)論：F的大小與ω2成正比實驗教學(xué)過程（三）數(shù)字化實驗：定量探究向心力與三者關(guān)系（2）實驗操作探究二：控制m、ω不變，探究F的大小與r的關(guān)系

次數(shù)半徑r/m質(zhì)量m/kg力F/N10.060.051.5720.080.052.0130.100.052.4040.120.052.76實驗數(shù)據(jù)F-r圖像結(jié)論：F的大小與r成正比實驗教學(xué)過程（三）數(shù)字化實驗：定量探究向心力與三者關(guān)系（2）實驗操作探究三：控制ω、r不變，探究F的大小與m的關(guān)系次數(shù)半徑r/m質(zhì)量m/kg力F/N10.100.052.2820.100.031.5430.100.021.14實驗數(shù)據(jù)F-m圖像結(jié)論：F的大小與m成正比實驗教學(xué)過程（三）數(shù)字化實驗：定量探究向心力與三者關(guān)系實驗規(guī)律：做勻速圓周運動所需向心力的大小，跟轉(zhuǎn)動半徑r成正比，跟角速度的平方成正比，跟物體的質(zhì)量m成正比，即F∝ｍω2r。（3）驗證向心力公式取ω值及對應(yīng)實時測量的F的實驗數(shù)值；將ω、r、m值帶入公式計算出理論值。誤差范圍內(nèi)，實驗值與理論值近似相等。即F=ｍω2r。實驗結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)，向心力F=ｍω2r。八實驗效果評價實驗效果評價

（1）無線向心力實驗器測量精度高，操作方便，可以讓學(xué)生定量探究向心力的大小與物體的質(zhì)量、角速度和半徑的關(guān)系。

（2）數(shù)據(jù)處理借助實驗系統(tǒng)軟件，提高實驗數(shù)據(jù)的可靠性的同時，大幅度提高實驗教學(xué)效率。

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