人教版高一年級(jí)《向心力》教案.doc

人教版高一年級(jí)向心力教案 一、設(shè)計(jì)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(shí)的情景中完成任務(wù)，改變我們長(zhǎng)期存在的教師在臺(tái)上講，學(xué)生在臺(tái)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(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，主動(dòng)建構(gòu)良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。 二、教材分析教材先通過實(shí)例讓學(xué)生從運(yùn)動(dòng)和力的角度進(jìn)行分析，分析物體的受力特點(diǎn)，從而得出向心力的概念，有助于學(xué)生體會(huì)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(dá)式。之后，為了讓學(xué)生對(duì)向心力公式有一定的認(rèn)識(shí)和理解，教材中設(shè)計(jì)了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式。通過圓錐擺實(shí)驗(yàn)，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(duì)科學(xué)產(chǎn)生親切感。本節(jié)還有一點(diǎn)與過去不同，那就是在討論完勻速圓周運(yùn)動(dòng)后討論了變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)。這塊內(nèi)容的補(bǔ)充，不僅為分析物體在曲線最高點(diǎn)、最低點(diǎn)的受力分析和運(yùn)動(dòng)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(shí)的學(xué)習(xí)，可以為萬有引力和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。三、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(yùn)動(dòng)的條件，學(xué)習(xí)了處理曲線運(yùn)動(dòng)的重要方法運(yùn)動(dòng)的合成和分解，還利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)研究了平拋運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)的規(guī)律。這些知識(shí)的學(xué)習(xí)，為學(xué)生學(xué)習(xí)向心力做好了知識(shí)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(qiáng)，所以需要在教學(xué)中通過實(shí)例、實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)向心力的認(rèn)識(shí)從感性認(rèn)識(shí)升華到理性認(rèn)識(shí)。四、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)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(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。（3）知道變速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力是合外力的一個(gè)分力，知道合外力的作用效果。2過程與方法（1）通過對(duì)向心力概念的探究體驗(yàn)，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(yàn)證向心力的表達(dá)式的過程中，體會(huì)控制變量法在解決問題中的作用。（3）經(jīng)歷從勻速圓周運(yùn)動(dòng)到變速圓周運(yùn)動(dòng)再到一般曲線運(yùn)動(dòng)的研究過程，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)解決問題從特殊到一般的思維方法。并學(xué)會(huì)用運(yùn)動(dòng)和力的觀點(diǎn)分析、解決問題。3情感態(tài)度與價(jià)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(shí)例、實(shí)驗(yàn)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(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。五、重點(diǎn)難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)（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(jìn)行計(jì)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(diǎn)（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。六、教學(xué)策略與手段向心力是高中物理的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是一個(gè)難點(diǎn)內(nèi)容，在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，往往不清楚運(yùn)動(dòng)過程中什么力提供向心力，這說明學(xué)生對(duì)向心力的認(rèn)識(shí)和理解不夠深刻、全面。為了突破難點(diǎn)，教師在教學(xué)中通過具體的實(shí)例、實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓學(xué)生主動(dòng)參與到探究的過程，成為學(xué)習(xí)的主體，積極主動(dòng)地獲取知識(shí)和能力。本節(jié)課的教學(xué)流程設(shè)計(jì)為：創(chuàng)設(shè)情境發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行猜想理論推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論指導(dǎo)實(shí)踐。 在教學(xué)手段上，充分使用ppt、視頻、演示實(shí)驗(yàn)、故事講述，以增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。七、課前準(zhǔn)備1實(shí)驗(yàn)儀器：帶細(xì)繩的鋼球（兩人一個(gè)），鐵架臺(tái)，鋼球一個(gè)，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。八、教學(xué)過程（一）引入新課【演示實(shí)驗(yàn)】讓物塊在旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上盡可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?！窘處熁顒?dòng)】物塊為什么可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？這節(jié)課我們就來研究這個(gè)問題。 （設(shè)計(jì)意圖：從實(shí)驗(yàn)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)生活動(dòng)】在教師引導(dǎo)下對(duì)物塊進(jìn)行受力分析：物塊受到重力、摩擦力與支持力。【教師活動(dòng)】物塊所受到的合力是什么？【學(xué)生活動(dòng)】重力與支持力相互抵消，合力就是摩擦力?！窘處熁顒?dòng)】這個(gè)合力具有怎樣的特點(diǎn)？【學(xué)生活動(dòng)】思考并回答：方向指向圓周運(yùn)動(dòng)的圓心?！窘處熁顒?dòng)】得出向心力的定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的指向圓心的合力。（做好新舊知識(shí)的銜接，使概念的得出自然、流暢。）2感受向心力【學(xué)生活動(dòng)】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(yùn)動(dòng)?！窘處熁顒?dòng)】鋼球在水平面內(nèi)盡可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，什么力使鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)？【學(xué)生活動(dòng)】對(duì)鋼球進(jìn)行受力分析，發(fā)現(xiàn)拉力使鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)。（設(shè)計(jì)意圖：利用常見的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)向心力的感性認(rèn)識(shí)。）【教師活動(dòng)】也就是說，鋼球受到的拉力充當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。大家動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并猜想：拉力的大小與什么因素有關(guān)？【學(xué)生活動(dòng)】動(dòng)手體驗(yàn)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)?！窘處熁顒?dòng)】那么我們?nèi)绾窝芯肯蛐牧εcm、v、T、r之間的關(guān)系呢？【學(xué)生活動(dòng)】思考、討論并回答：采用控制變量法，保持m、v、T、r中的四個(gè)量不變，研究與剩下的一個(gè)量之間的關(guān)系。【教師活動(dòng)】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)生活動(dòng)】在教師引導(dǎo)下根據(jù)各個(gè)物理量之間的關(guān)系思考并回答：半徑r不能變化。【教師活動(dòng)】那么我們?cè)鯓友芯窟@幾個(gè)物理量之間的關(guān)系呢？【學(xué)生活動(dòng)】思考、討論并回答：由于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體， v、T，r這四個(gè)物理量中，只要有兩個(gè)量確定了，其他兩個(gè)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(gè)物理量中兩個(gè)物理量的關(guān)系?！窘處熁顒?dòng)】引導(dǎo)學(xué)生采用控制變量法做實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)向心力的大小?！緦W(xué)生活動(dòng)】采用控制變量法做實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)向心力的大小。【教師活動(dòng)】大家體驗(yàn)后，感覺向心力與哪些物理量有什么樣的關(guān)系？【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)自己的體驗(yàn)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?。ㄔO(shè)計(jì)意圖：積極引導(dǎo)學(xué)生猜想，并滲透實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法的教學(xué)。）3推導(dǎo)向心力的表達(dá)式【教師活動(dòng)】這是向心力與各個(gè)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(shí)，從理論上推導(dǎo)向心力的表達(dá)式?！窘處熁顒?dòng)】在教師引導(dǎo)下根據(jù)向心加速度的表達(dá)式和牛頓第二定律推導(dǎo)：因?yàn)?所以=【教師活動(dòng)】理論推導(dǎo)證明：（設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)推理能力，體驗(yàn)探究的過程。）4.粗略驗(yàn)證【演示實(shí)驗(yàn)】細(xì)線下面懸掛一個(gè)鋼球，細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)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(dòng)鋼球，讓鋼球獲得初速度，使它沿圓形瓶蓋邊緣做圓周運(yùn)動(dòng)。【教師活動(dòng)】鋼球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那是什么力提供向心力？【學(xué)生活動(dòng)】動(dòng)手畫圖，對(duì)鋼球進(jìn)行受力分析，并在教師引導(dǎo)下找出提供向心力的合力。FTGF 【教師活動(dòng)】哪幾個(gè)力提供向心力？向心力的大小如何？【學(xué)生活動(dòng)】繩子的拉力和鋼球的重力提供向心力。向心力的大小為?！窘處熁顒?dòng)】我們要驗(yàn)證向心力的表達(dá)式是否正確，那么需要測(cè)量向心力的大小，如何測(cè)量呢？【學(xué)生活動(dòng)】討論并回答：小球質(zhì)量可以用天平測(cè)量，再乘以重力加速度，就是mg；小球重力mg可以用彈簧秤測(cè)量；可以用圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與小球距懸點(diǎn)的豎直高度的比值算出。【教師活動(dòng)】我們已經(jīng)求出了向心力的大小，那如何求或者或者的大小？這三個(gè)關(guān)系式里，哪一條比較容易測(cè)量？【學(xué)生活動(dòng)】思考并回答：?！窘處熁顒?dòng)】在這條表達(dá)式里，只需要測(cè)量周期T，我們有秒表，那么周期是測(cè)鋼球圓周運(yùn)動(dòng)一圈的時(shí)間還是多圈的時(shí)間？【學(xué)生活動(dòng)】測(cè)量多圈的時(shí)間，之后算出周期?！窘處熁顒?dòng)】為什么測(cè)量多圈的時(shí)間？【學(xué)生活動(dòng)】測(cè)量多圈，時(shí)間較準(zhǔn)確，誤差較小。（設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)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(shí)，在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題，以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＃?向心力是效果力【教師活動(dòng)】學(xué)以致用，請(qǐng)大家用剛才所學(xué)的知識(shí)解釋塑料球?yàn)槭裁纯梢栽谛D(zhuǎn)的圓柱形空瓶做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？【學(xué)生活動(dòng)】思考并解釋。【教師活動(dòng)】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)生活動(dòng)】觀看視頻并在教師引導(dǎo)下進(jìn)行受力分析后發(fā)現(xiàn)：重力和斜坡對(duì)自行車的支持力的合力充當(dāng)向心力。【教師活動(dòng)】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(yùn)動(dòng)，什么力充當(dāng)向心力？【學(xué)生活動(dòng)】觀看視頻并思考、回答：人受到的重力和椅子對(duì)人的支持力的合力充當(dāng)向心力?！窘處熁顒?dòng)】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(jì)意圖：通過具體實(shí)例讓學(xué)生初步體驗(yàn)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來源，加深學(xué)生對(duì)向心力概念的理解，并對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)中力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系有更深入的認(rèn)識(shí)。）二、變速圓周運(yùn)動(dòng)【教師活動(dòng)】日常生活中比勻速圓周運(yùn)動(dòng)更常見的是變速圓周運(yùn)動(dòng)。接下來我們研究變速圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】釋放單擺，讓鋼球來回?cái)[動(dòng)?！窘處熁顒?dòng)】小球從釋放到最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，小球的速度大小如何變化？【學(xué)生活動(dòng)】速度逐漸變大?！窘處熁顒?dòng)】小球繞著懸點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，由于速度大小發(fā)生了變化，這是變速圓周運(yùn)動(dòng)。那么什么力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力？【學(xué)生活動(dòng)】在教師引導(dǎo)下對(duì)小球進(jìn)行受力分析后得出：FTG【教師活動(dòng)】那么重力的另一分量起著什么作用呢？【學(xué)生活動(dòng)】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?！窘處熁顒?dòng)】在單擺這樣的變速圓周運(yùn)動(dòng)中，可以把力分解為跟圓周相切的的分力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(yùn)動(dòng)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)生活動(dòng)】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(yùn)動(dòng)的速度方向?！窘處熁顒?dòng)】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(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)了。僅有向心加速度的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)是變速圓周運(yùn)動(dòng)。（滲透從特殊到一般的思維方法，借鑒勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的從力和運(yùn)動(dòng)的角度考慮的分析方法，培養(yǎng)學(xué)生思維遷移的能力。）【教師活動(dòng)】到此為止，請(qǐng)大家分析歸納向心力有怎樣的特點(diǎn)？【學(xué)生活動(dòng)】在教師引導(dǎo)下分析、討論并歸納向心力的特點(diǎn)：（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(gè)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(jì)意圖：通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明白兩者之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)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(diǎn)。）三、一般曲線運(yùn)動(dòng)【教師活動(dòng)】比變速圓周運(yùn)動(dòng)更為常見的是運(yùn)動(dòng)是一般曲線運(yùn)動(dòng)。在物理學(xué)中，我們把運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)叫做一般曲線運(yùn)動(dòng)。那么如何對(duì)一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究呢？【學(xué)生活動(dòng)】在教師引導(dǎo)下從極限思想的角度思考對(duì)一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以按圓周運(yùn)動(dòng)處理了。（設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)。）（三）課堂小結(jié)【教師活動(dòng)】引導(dǎo)學(xué)生回顧所學(xué)知識(shí)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(shí)驗(yàn)方法（控制變量法）4兩種思想方法（從特殊到一般、極限思想）八 、教學(xué)反思 該教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)建的物理情景、提供的實(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)難點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)于向心力一直很難理解，在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，往往還外加一個(gè)向心力。為了突破重點(diǎn)，難點(diǎn)，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(gè)難點(diǎn)，后講向心力，通過實(shí)例給出向心力概念，再通過探究性實(shí)驗(yàn)給出向心力公式F=mr2或F=mv2/r。2情景教學(xué)，讓學(xué)生主動(dòng)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(duì)知識(shí)的理解。在探究過程中，教師要給學(xué)生提供必要的實(shí)驗(yàn)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(dòng)機(jī)，從而提出問題，解決問題，體驗(yàn)問題。整個(gè)教學(xué)過程中，教師是一個(gè)引導(dǎo)者和參與者，組織者和幫助者，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，課堂上教師要組織引導(dǎo)學(xué)生交流討論，充分重視學(xué)生在探究過程中的情感、態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)。學(xué)生能在愉快的教學(xué)環(huán)境中獲得知識(shí)和培養(yǎng)思維能力。3本教學(xué)設(shè)計(jì)是探究性學(xué)習(xí)模式在物理教學(xué)的應(yīng)用,真正體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心” 、“教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體”的教學(xué)原則。 4按照教學(xué)手段是為教