向心力教學(xué)設(shè)計完美版

1、人教版高一年級向心力教學(xué)設(shè)計瑞安十中 應(yīng)繼豹課題：§6.7向心力 課型：新授課（1課時）一：設(shè)計思想本節(jié)課主要是學(xué)習(xí)物體做圓周運動的動力學(xué)特征一一向心力，因此本節(jié)課的教學(xué)主要是從 動力學(xué)的角度研究學(xué)習(xí)向心力的知識。物理問題的研究總是從最簡單、最基本的著手，所以本節(jié)課的教學(xué)首先從圓周運動中最簡 單的運動一一勻速圓周運動入手，得出向心力的表達式；然后進一步推廣到變速圓周運動和 一般曲線運動的動力學(xué)規(guī)律；符合“從特殊到一般”的認知規(guī)律和教學(xué)規(guī)律。在向心力的表達式的教學(xué)中，本節(jié)課采用先用牛頓第二定律理論推導(dǎo)公式再實驗驗證的科 學(xué)研究方法。這樣既可以使學(xué)生加深對向心力公式的理解，又能使學(xué)生知道

2、科學(xué)研究的嚴謹 性；而且通過理論分析和實驗探究還能讓學(xué)生體會向心力的來源和向心力的性質(zhì)，知道求向 心力的兩種方法：根據(jù)受力分析求解和根據(jù)公式求解。另外實驗探究部分采用隨堂實驗和播 放錄制的實驗視頻相結(jié)合的方法，既能讓所有學(xué)生現(xiàn)場讀數(shù)，參與到實驗中來，又能有效節(jié) 約課堂時間。在變速圓周運動的教學(xué)中，本節(jié)課采用“質(zhì)疑（猜想）一討論分析一一得出正確規(guī)律” 的教學(xué)方式，使學(xué)生真正參與到課堂中，從“爭論”中得出結(jié)論，獲得知識。體現(xiàn)“以學(xué)生 為本”的新課標(biāo)理念。考慮到課堂時間較緊張以及安全問題（學(xué)生手掄沙袋時容易發(fā)生碰撞），教材“做一做” 部分本節(jié)課安排給學(xué)生課后完成（發(fā)給每位學(xué)生實驗器材），要求學(xué)生親身

3、體驗化與V、3的 關(guān)系，體會“控制變量法”的思想。二：教材分析本課內(nèi)容是在學(xué)生從運動學(xué)的角度學(xué)習(xí)了圓周運動的向心加速度后，從動力學(xué)的角度學(xué)習(xí) 向心力和變速圓周運動和一般曲線運動知識：其內(nèi)容在初中并未涉及。從教材地位和作用來 看，本課內(nèi)容是本章的重要內(nèi)容，在教材上既承接上節(jié)向心加速度的知識又為下節(jié)的生活中 的圓周運動學(xué)習(xí)作鋪墊，起著承上啟卞的作用：同時本課內(nèi)容也是會考和高考知識考查的重 要內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容主要要求學(xué)生了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的效果命名的，掌握向心 力的表達式，會分析向心力的來源，能計算簡單情景中的向心力；要求學(xué)生能從牛頓第二定 律角度理解向心力表達式，知道變速圓周運動的

4、合力一般不指向圓心，可分解為切向分力和 向心分力：知道向心力的公式也適用于變速圓周運動，對豎直平面內(nèi)的變速圓周運動問題， 能運用向心力公式對最高點和最低點作定量分析；不要求掌握用“等效圓”處理一般曲線運 動；變速圓周運動和曲線運動的切向分力和切向加速度不作定量計算要求：不要求計算物體 所受的外力不在同一直線上的向心力問題1。本節(jié)關(guān)于實驗的一個想法是，盡量使用通用器材而不是專用器材做實驗，如果能用生活中 常見的物品做實驗更好。這樣思考的目的是，一方面可以減少由于器材問題引起的困難，使 人家多做實驗：另一方面則是考慮到，非專用器材，特別是生活中物品的實驗會拉近科學(xué)和 學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在

5、身邊，對科學(xué)產(chǎn)生興趣1。因此本課沒有采用向心力演示 器，而是用圓錐擺來驗證向心力表達式。這個實驗的優(yōu)點除了器材容易得外，擺球受力的分 析方法也是以后常用的，熟練掌握有利于后面的學(xué)習(xí)，同時還能讓學(xué)生了解向心力的來源問 題，體驗向心力是效果力。本課還有一點與過去不同，就是討論了變速圓周運動和一般曲線運動。這部分內(nèi)容的目的 主要是要學(xué)生在更一般、更廣闊的背景卞認識拋體運動和勻速圓周運動。這個思想與我們討 論非勻變速的直線運動、討論勻變速直線運動的位移一一時間圖象時的出發(fā)點是一脈相承的。關(guān)于教材中“做一做”的安排主要是讓學(xué)生親身體驗向心力與線速度和角速度的關(guān)系，體 會“控制變量法”的思想，與舊教材中的

6、向心力演示器實驗有同樣的效果。三：學(xué)情分析由于初中教材并未涉及圓周運動，所以學(xué)生對圓周運動比較陌生。不過通過本章前幾節(jié)的 學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了物體做曲線運動的條件，了解了圓周運動的線速度和向心加速度的相 關(guān)知識；另外通過必修1的學(xué)習(xí)，在動力學(xué)知識方面學(xué)生已經(jīng)能夠?qū)ξ矬w進行正確的受力分 析，且已熟練掌握了牛頓運動定律。因此可以讓學(xué)生根據(jù)牛頓運動定律和向心加速度公式， 獨立推導(dǎo)向心力的表達式；也可以讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下分析圓周運動的向心力來源以及變 速圓周運動問題。另外在物理方法方面學(xué)生已經(jīng)能夠利用“等效法”、“控制變量法”、“微元 法”等思想方法研究物理問題，在本課的學(xué)習(xí)中可以引導(dǎo)學(xué)生采用“等效

7、法”探究實驗；采 用“控制變量法”體驗向心力公式；采用“微元法”處理一般曲線運動。在本課的學(xué)習(xí)中學(xué)生可能對于“圓錐擺實驗”的分析與理解以及變速圓周運動的切向加 速度的理解存在困難。因此在教學(xué)過程中應(yīng)該留給學(xué)生足夠的時間討論探究、相互交流、得 出結(jié)論、獲得知識：當(dāng)然教師還可以通過多媒體手段幫助學(xué)生突破空間障礙，建立模型，加 深理解。四：教學(xué)目標(biāo)知識與技能1. 理解向心力的概念及其表達式的確切含義2. 知道向心力是根據(jù)力的效果來命名的3. 體驗向心力的存在，會分析向心力的來源4. 知道向心力人小與哪些因素有關(guān)，并能計算簡單情景中的向心力5. 知道變速圓周運動的向心加速度和切向加速度的作用6. 知道

8、在一般曲線運動中，可用向心力公式求質(zhì)點在某一點的向心力和向心加速度過程與方法1. 通過利用動力學(xué)知識來親自推導(dǎo)向心力的表達式2. 通過用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式的實驗來了解向心力的大小與哪些因素有關(guān)， 分析向心力的來源，體驗向心力是效果力，并通過課后具體“做一做”來理解公式的含義3. 進一步體會力是產(chǎn)生加速度的原因，并通過牛頓第二定律來理解勻速圓周運動、變速 圓周運動及一般曲線運動的各自特點情感、態(tài)度與價值觀21. 在實驗中，培養(yǎng)學(xué)生動手的習(xí)慣并提高分析問題、解決問題的能力2. 體驗成功的快樂，體會實驗的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣3. 體會“從特殊到一般”的物理研究方法4. 領(lǐng)略“理論推導(dǎo)到

9、實驗驗證”的科學(xué)思想，養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度五：教學(xué)重點、難點教學(xué)重點1. 圓錐擺實驗及有關(guān)物理量的測量，體會牛頓第二定律在向心力上的應(yīng)用.2. 明確向心力的意義、作用、公式及其來源教學(xué)難點1. 圓錐擺實驗及有關(guān)物理屋的測屋2. 變速圓周運動的切向分力和向心分力六：教學(xué)策略與手段實驗探究、講授、分組討論、多媒體教學(xué)七：課前準(zhǔn)備學(xué)生準(zhǔn)備：課前預(yù)習(xí)教具準(zhǔn)備：多媒體課件、圓錐擺等實驗設(shè)備、系上細繩的沙袋、實物投影儀等八：教學(xué)過程新課導(dǎo)入師：前面兩節(jié)課，我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運動的運動學(xué)特征，知道了如何用線速度和向 心加速度描述圓周運動.這節(jié)課我們再來學(xué)習(xí)物體做圓周運動的動力學(xué)特征一一向心力.新課教學(xué)一、向

10、心力師：我們研究問題總是要從最簡單、最基本的著手，而圓周運動中最簡單的是勻速圓周 運動，因此我們先來研究勻速圓周運動。我們來觀看一段視頻。播放視頻：細繩拉著小球在光滑水平面上做勻速圓周運動師：小球受到哪些力？生：小球受到重力、支持力、繩的拉力。師：對，那么這些力的合力方向和向心加速度方向有什么關(guān)系？生：相同。教師活動：學(xué)生回答的同時教師板演受力示意圖師：說得對，這點我們可以由牛頓第二定律得知。上節(jié)課我們已經(jīng)知道做勻速圓周運動 的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個加速度一定是由于它受到了指向圓心的合 力的作用.這個合力叫做向心力.正是向心力不斷改變小球線速度的方向，使得小球做圓周 運動，

11、不會沿著直線飛去。板書：一、向心力1定義：圓周運動物體受到的指向圓心的合力師：知道了向心力的方向，我們還得了解它的大小。請同學(xué)們根據(jù)向心加速度的公式結(jié)合牛頓第二定律推導(dǎo)的向心力的表達式。學(xué)生活動：推導(dǎo)向心力表達式。教師活動：和學(xué)生一起推導(dǎo)向心力表達式（板演）.° F：二md” Cln =v"/r =r°聯(lián)立兩式可得：F：二m v'/r =mr3板書：2、表達式：FB=mv3/r , FB=mr點評：學(xué)生的思維在于老師的激發(fā)，學(xué)習(xí)的積極性在于老師的調(diào)動.通過設(shè)計問題，讓學(xué)生 發(fā)表見解，提出疑問，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達能力和分析問題的能力2。二、實驗：用圓錐擺粗略

12、驗證向心力的表達式實驗與探究師：上面我們從理論上推導(dǎo)得出了向心力的表達式，而任何理論都得經(jīng)得起實驗的驗證。 下面我們設(shè)計一個實驗來驗證向心力的表達式。師：展示實驗器材，演示實驗：讓小球在紙面上的某一圓軌道上做圓周運動。師：小球受到哪些力？生：小球受到重力、繩的拉力拉力嗎？生：都不是，應(yīng)該是重力和拉力的合力。mG師：小球做圓周運動的向心力由誰來提供？是重力嗎？是繩子的教師活動：學(xué)生回答的同時教師板演受力示意圖師：非常正確。我們知道向心力產(chǎn)生向心加速度，而向心加速度指向圓心，所以合力的 方向也指向圓心。那么如何計算這個合力呢？假設(shè)繩子與豎直方向成0角。學(xué)生分組討論得出：F合=Fn =mgtan 0

13、 =mgr/h （教師板演）師：可見要計算得到合力，需要測量小球的質(zhì)量m,圓周半徑r和懸點到圓心的距離h。師：我們通過受力分析得到了 F合，接下來該如何驗證向心力的表達式呢？學(xué)生活動：分組討論生：根據(jù)向心力公式Fn=m v：/r =皿3：計算凡，比較兩者得出的結(jié)果是否相等。師：那么根據(jù)公式計算還需測量哪些物理量？ v和3能直接測量嗎？學(xué)生活動：分組討論生：不能直接測量v和3,但是可以通過測量小球運動N圈的時間t,間接得到3。冗N教師板演： Fn=m v7r =mr 3 -=mr （）點評：可讓學(xué)生思考能否測得e （滲透試驗的簡易性和可操作性原則，讓學(xué)生體會“等 效變換”思想）師：說得很好，下面

14、我們就來一起完成實驗測量，請同學(xué)們記錄實驗數(shù)據(jù)。播放視頻：教師在實驗室錄制的實驗過程學(xué)生活動：讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)師（在學(xué)生讀得h值后）：我們測得的h是公式mgr/h中的h嗎？學(xué)生活動：小組討論生：不是，還應(yīng)該減去小球的半徑。師：對。另外事實上小球做圓周運動時會離開紙面，其重心會上升一很小的高度，但這 個高度很小，我們可以忽略。所以懸點到小球重心的距離可以認為就是公式中的h,請同學(xué)們 做好記錄。教師活動：根據(jù)學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)，輸入到預(yù)先設(shè)計好的Excel中進行數(shù)據(jù)處理，得出計算結(jié)果。物理量h(m)t (s)第一次fL=mgr/h=N（圈數(shù)）r (m)m(kg)學(xué)生活動：討論比較計算結(jié)果。師：我們發(fā)現(xiàn)兩

15、者的計算結(jié)果很接近，事實上我們改變繩長或軌道半徑，多次實驗會得到同樣的結(jié)果?？梢娺@個實驗?zāi)茌^好的驗證向心力的表達式。說明：1由于本實驗過程較多，數(shù)據(jù)采集較多，為節(jié)約課堂時間，同時也為能讓全班學(xué)生一 起讀數(shù)。所以采用播放申先錄制好的試驗視頻。2. 實驗中用米尺測得的h是紙面距懸點的距離。3. 實驗數(shù)據(jù)采用Excel處理，可以節(jié)約課堂時間，又快捷，又準(zhǔn)確。點評：讓學(xué)生親歷實驗驗證的過程，體驗成功的樂趣，培養(yǎng)實驗觀察能力和團結(jié)協(xié)作的團隊 精神。同時培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)思想2。師：在這里小球做圓周運動的向心力是拉力和重力的合力來提供的。那么向心力是按力 的性質(zhì)來命名的還是按力的作用效果來命名的呢？生：按

16、力的作用效果命名的。師：是的，向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣具有某種性質(zhì)的力來命名的.它是 效果力，是按力的效果命名的。向心力可以是某一個力也可以是幾個力的合力，還可以是某 個力的分力。板書：3、向心力是效果力。點評：新課程理念強調(diào)，老師不一定要能回答學(xué)生提出的所有問題，但老師要起到一個 引導(dǎo)者、一個領(lǐng)路人的作用.課堂訓(xùn)練說明以下幾個勻速圓周運動的實例中向心力是由哪些力提供的.1. 小球在光滑的漏斗內(nèi)壁做勻速圓周運動.2. 在圓盤上放一個小物塊，使小物塊隨圓盤一起做勻速圓周運動，分析小物塊受幾個力， 向心力由誰提供.教師活動：練習(xí)1同學(xué)生一起板演分析，練習(xí)2配合視頻分析，使學(xué)生能夠形彖的

17、了解摩擦 力的方向。點評：通過實例分析，達到鞏固所學(xué)知識的目的.三、變速圓周運動和一般曲線運動師：上面我們從勻速圓周運動著手研究了向心力。而物理研究總是從“特殊到一般”,得出普遍規(guī)律。看來我們還有必要進一步研究一般圓周運動的向心力的特征。我們先來觀看一段視頻。播放視頻：鏈球運動員手掄鏈球師：鏈球在被拋出前做什么運動？它的速度人小如何變化？生：鏈球做圓周運動，它的速度越來越人。師：是什么力使鏈球的速度越來越人？是向心力嗎？學(xué)生活動：分組討論生：不是向心力。由于向心力指向圓心，始終垂直速度方向，不對物體做功，不改變速 度的人小。所以我們組認為改變速度人小的力應(yīng)該是繩的拉力在切線方向的分力。師：剛才

18、同學(xué)們交流、討論得很好，實際上要使鏈球速度增人，手必須動起來離開圓心位 置，此時繩子的拉力和鏈球運動的速度方向不垂直，此時可以把拉力分解為沿速度方向和垂 直于速度方向的兩個分力，其垂直于速度方向的分力提供鏈球所需的向心力，并不改變鏈球 的速度大?。憾厮俣确较虻姆至Ξa(chǎn)生的加速度使鏈球的速度發(fā)生了改變.這些現(xiàn)象，我們 都可以通過運用牛頓第二定律來解決，希塑同學(xué)們課后能進一步地認真總結(jié)，細細體會。教師活動：分析向心加速度和切向加速度的產(chǎn)生以及作用（板演）。板書：二、變速圓周運動和一般曲線運動1、代產(chǎn)生匕，只改變速度方向2、斥產(chǎn)生4,只改變速度大小0Ri6.7-3話功的初14新卻力教師總結(jié)：僅有向心

19、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就是變速圓周運動。只有勻速圓周運動的物體，它的向心力才等于合外力。板書：3、勻速圓周運動：F” =尸合點評：老師及時對學(xué)生進行恰當(dāng)?shù)脑u價，是使學(xué)生能獲得成功培的保證.同時要善于培 養(yǎng)學(xué)生閱讀教材并從中獲取信恵的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的主動求知的意識.師：下面我們繼續(xù)推廣到一般曲線運動的規(guī)律。對于做一般曲線運動的物體，我們可以ffl 6.7-4 敘釣由塊可以 分為H鼻小枝荷兇祁可旳乳的半徑不一樣.用怎樣的分析方法進行簡化處理？請同學(xué)們閱讀教材并結(jié)合課本圖6. 7 -4的提示發(fā)表自己的見解.同時再與剛才研究的變速圓周運動去

20、進行 對比.學(xué)生活動：閱讀教材，思考問題生：利用“微元法”的思想，一般曲線運動可以分為很多小段，每段都可以看做一小段圓弧，各段圓弧的半徑不一樣。在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時,就可以采用圓周運動的分析方法進行處理了。師：同學(xué)們分析的非常正確，對于一般曲線運動我們也可以采用圓周運動的分析方法來處理。點評：對學(xué)生注重物理學(xué)方法的教育.課堂訓(xùn)練3：一柄汽未花水平公珞上輕駕.沿曲線向2疔欣.££度££崙成小.ffi 6.7-9 V J 兩.丁分利匣出了汽車轉(zhuǎn)芳時竹麥舍力尸齢方曲 你認為正確"足鄧個？乙WIW 6.7-9哪個毘正4的？點評：該練習(xí)為課后問題，選用的目的是讓學(xué)生能夠?qū)ψ兯賵A周運動的向心加速度和切 向加速度的作用進行定性分析。小結(jié)師：這節(jié)課我們從圓周運動的動力學(xué)角度學(xué)習(xí)了向心力。向心力的人小可以由其表達式求得, 也可以根據(jù)受力分析向心力來源求得。向心力是效果力，它的方向總是指向圓心，垂直線速 度方向，只改變線速度的方向不改變線速度的人小。對于變速圓周運動，切線方向的合力產(chǎn) 生切向加速度，只改變線速度的人小不改變線速度方向。所以勻速圓周運動只有向心加速度, 其合力等于向心力。九：板書設(shè)計一、向心力1定義：圓周運動物體受到的指向圓心的合力2、表達式：Fa=mv完成P55 “問題與練習(xí)”中的14題 完成教材實驗：“做一做”十一