廣東省中山市卓雅外國(guó)語(yǔ)學(xué)校-高中物理-創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)-5.2 向心力

第第1頁(yè)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(yùn)動(dòng)的第2節(jié)。適用于高中一年級(jí)學(xué)生下學(xué)期學(xué)習(xí)。二、實(shí)驗(yàn)器材15757、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝812、電機(jī)聯(lián)軸器。三、實(shí)驗(yàn)改良要點(diǎn)些因素有關(guān)，這比理論分析更有說服力。“向心力實(shí)驗(yàn)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(dòng)向心力定量分析演示儀所存在的缺乏做了以下幾點(diǎn)改良：速精度高還可通過顯示器直接讀出轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)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(gè)定滑輪，將程度弧形軌道中的槽碼連線轉(zhuǎn)90°軸承轉(zhuǎn)環(huán)連接。測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)展存儲(chǔ)，還能與計(jì)算機(jī)相連實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)輸出，并可以方便、快捷讀取平均值。儀器啟動(dòng)的時(shí)候滑槽傷人，進(jìn)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(shí)驗(yàn)演示儀〞相比，實(shí)現(xiàn)了定量地研究與向心力大小有關(guān)的物理而加深學(xué)生對(duì)向心力公式的理解和記憶。四、實(shí)驗(yàn)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(cè)力計(jì)的掛鉤上。通過步進(jìn)電機(jī)控制槽碼轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的向心力。不同質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的向心力的大小，將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸入ExcelF-m圖像，即探究向心力的大小與質(zhì)量的關(guān)系。測(cè)出不同半徑所對(duì)應(yīng)的向心力的大小，將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸入ExcelF-r圖像，即探究向心力的大小與半徑的關(guān)系。角速度所對(duì)應(yīng)的向心力的大小，將對(duì)應(yīng)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(guān)系。五、學(xué)生情況分析〔一〕知識(shí)層面動(dòng)定律。因此，我們可以讓學(xué)生在老師的引導(dǎo)下分析向心力來源，建立向心力和向心加速度的概念。〔二〕思維特點(diǎn)引導(dǎo)他們進(jìn)展自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決自己的困惑。六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與日常生活的聯(lián)絡(luò)?！啊苯映尸F(xiàn)公式，這對(duì)于加深學(xué)生對(duì)于向心力的影響因素的認(rèn)識(shí)，以及進(jìn)步學(xué)生對(duì)向心力本質(zhì)的認(rèn)識(shí)都非常不利。基于上述分析，本節(jié)課的三維教學(xué)目的確定如下：〔一〕知識(shí)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究與向心力大小有關(guān)的因素；結(jié)合生活中的向心力的應(yīng)用實(shí)例，體會(huì)牛頓第二定律的普適性。〔三〕情感態(tài)度與價(jià)值觀通過探究性活動(dòng)，體會(huì)成功的愉悅，開展參與物理學(xué)習(xí)活動(dòng)的興趣；七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容??是粵教版高中物理必修二的第二章圓周運(yùn)動(dòng)的第2節(jié)。本節(jié)內(nèi)容是在理解圓周運(yùn)動(dòng)根以為后面萬有引力定律和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)打好根底。“──讓學(xué)生考慮周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理現(xiàn)象。物理源自生活，又回歸生活！八、實(shí)驗(yàn)教學(xué)重難點(diǎn)〔一〕重點(diǎn)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(jìn)展計(jì)算。〔二〕難點(diǎn)理解向心力的來源；九、實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略本節(jié)課主要采用學(xué)生討論與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合的教學(xué)方法。十、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程乒乓球受到重力，支持力的作——〔1〕酒杯中轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)的球〔勻指向圓心的合力，速圓周〕〔2〕水槽中轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵球圓周運(yùn)動(dòng)的力——槽對(duì)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(zhuǎn)動(dòng)的木塊摩擦力，合力指向圓心。使物體〔勻速圓周〕做圓周運(yùn)動(dòng)的力——指向圓心的靜摩擦力?！惨弧城稍O(shè)實(shí)驗(yàn)，引入新課——搬運(yùn)到另一端，激發(fā)學(xué)生的挑戰(zhàn)欲。來。學(xué)生親自動(dòng)手體驗(yàn)乒乓球在杯子中做圓周運(yùn)動(dòng)，并且不會(huì)掉下來。做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力有什么特點(diǎn)？引發(fā)學(xué)生考慮?！捕硠?chuàng)設(shè)情境，建立概念創(chuàng)設(shè)以下三種情境，學(xué)生通過分析做圓周運(yùn)動(dòng)物體的受力，總結(jié)其共同點(diǎn)，嘗試建立向心力的概念?！饔茫瑥亩岢鱿蛐牧Φ母拍?。概念：向心力——做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)受到始終指向圓心合外力，這個(gè)力叫做向心力。通過比照分析，歸納總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)向心力定義及其方向的認(rèn)識(shí)。特點(diǎn)：〔1〕物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力是由其他的力來提供的。〔2〕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。〔3〕向心力是按效果來命名的，不是一種新的特殊性質(zhì)的力?！跋蛐牧Φ母拍瞑曔@一重點(diǎn)?！耙源藖泶蚱齐y點(diǎn)?！踩炒竽懖聹y(cè)，細(xì)心實(shí)驗(yàn)慮——向心力的大小與哪些因素有關(guān)？讓物體做圓周運(yùn)動(dòng)，分別改變運(yùn)動(dòng)半徑、質(zhì)量、和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，感受手上拉力的改變。動(dòng)手體驗(yàn)并猜——拉力的大小可能與鋼球的質(zhì)量m、線速度的、角速度、周期T，半徑r有關(guān)然而，采用控制變量法，假設(shè)保持鋼球的質(zhì)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(yùn)動(dòng)的、 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mv、 、、r這四個(gè)物理量中兩個(gè)物理量的關(guān)系。排除相關(guān)因素，得到最終需要驗(yàn)證的關(guān)鍵物理量?！蛐牧Υ笮】赡芘c做圓周運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)半徑r和角速度驗(yàn)后，感覺向心力與這些物理量有如下關(guān)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(zhì)量m越大，向心力越大。素，得到關(guān)鍵影響因素。的質(zhì)量？的質(zhì)量？砝碼圓周運(yùn)動(dòng)并測(cè)量角速度？步進(jìn)電機(jī)所需向心力？力傳感器周運(yùn)動(dòng)的半徑？直尺最終設(shè)計(jì)下列圖實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)展實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)一：探究向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與物體圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不變，改變物體質(zhì)量m，測(cè)量不同質(zhì)量時(shí)對(duì)應(yīng)的繩子拉力——即向心力的大小。將質(zhì)量及對(duì)應(yīng)的向心力數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel表格，作出拉力與質(zhì)量F-m的圖像，可以明顯發(fā)現(xiàn)，二者呈正相關(guān)。在實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生分析、解決問題，以進(jìn)步學(xué)生的實(shí)驗(yàn)才能。實(shí)驗(yàn)二：探究向心力的大小與運(yùn)動(dòng)半徑的關(guān)系m——即向心力的大小。將半徑及對(duì)應(yīng)的向心力數(shù)據(jù)導(dǎo)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(guān)。比。實(shí)驗(yàn)三：探究向心力的大小與角速度的關(guān)系控制物體圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與物體質(zhì)量m不變，改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，測(cè)量不同轉(zhuǎn)速n時(shí)對(duì)應(yīng)的繩子拉力——即向心力的大小。將質(zhì)量及對(duì)應(yīng)的向心力數(shù)據(jù)導(dǎo)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(guān)。因此可以得到結(jié)論，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和質(zhì)量一定時(shí)，所需向心力與物體運(yùn)動(dòng)角速度的平方成正比?；谏鲜鲅芯?，結(jié)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(rèn)為1kg的物體做圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)運(yùn)動(dòng)半徑為1m、角速度為1rad時(shí)，需要的向心力為1N。即2F 2rmv2向 r學(xué)生親身經(jīng)歷“提出問題→猜測(cè)與假設(shè)→交流與合作→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→實(shí)驗(yàn)探究→分析與論證→得出結(jié)真理發(fā)現(xiàn)的過程。〔四〕理論推導(dǎo)，強(qiáng)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(jié)合牛頓第二定律，提出向心加速度的概念，并利用理論導(dǎo)出向心加速度的計(jì)算a向

2r ，強(qiáng)v2rv2——了用矢量推導(dǎo)向心加速度這個(gè)難點(diǎn)?！参濉硨W(xué)有所得，回歸生活用。〔1〕飛車和過ft車通過圓周最高點(diǎn)時(shí)向心力是由哪些力來提供的？〔2力來提供？〔3哪里來的？認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生穩(wěn)固概念，開展思維。最后進(jìn)展課堂小結(jié)，回憶整節(jié)課的內(nèi)容。十一、教學(xué)效果反思情感