向心力教学设计

向心力教学设计

天津市大港第一中学 赵俊晓

一、教材依据

本节源于普通高中课程标准试验教科书必修2第六章曲线运动第七节向心力 。圆周

运动是曲线运动的特例， 本节内容是在圆周运动的运动学特征之后动力学特征的探究，

是牛顿运动定律在曲线运中的应用，在本章的地位非常重要。

二、设计思想

向心力一节是圆周运动的动力学基础，学好本节对于物体做圆周运动乃至曲线运动的研究学习都具有指导性意义，理解好向心力的作用效果、来源对于解决圆周运动问题举足轻重，所以这节课我本着“以学生熟悉的情景为铺垫、以质疑引导为主线、以体验探究为载体、以多媒体材料为辅助、以培养学生的探究思维为主旨”的设计思路，从大量的实景图片和视频切入圆周运动的力学研究，利用上一节的向心加速度方向、大小表达式等已有知识，引导学生以牛顿第二定律为依据，得出向心力的定义，效果，大小表达式，并及时让学生通过“做一做”，分小组体验向心力的大小，进而用圆锥摆实验近似验证，由于本实验比较粗略，并且大小的验证也并非本节重点，所以我没有采用学生分组实验，而是学生辅助演示实验的实验手段。在学生有了大量的实例分析和体验后，引导学生总结向心力的效果、来源，本着教材由特殊到一般的设计理念，由过山车引出一般圆周运动和曲线运动的研究方法。

三、教学目标

知识与技能

1．理解向心力的定义、效果及其表达式的确切含义。

2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算。

3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。

过程与方法

1．利用牛顿第二定律，体验从向心加速度到向心力的导出过程，教师启发、引导，学生自主阅读，讨论、交流、评价研究的成果，提高分析问题、解决问题的能力。 2．通过“做一做”体会向心力大小，来源和影响因素，用圆锥摆实验粗略验证向心力的表达式及大小的相关因素。

3．进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点。

情感、态度与价值观

1．在实验中，培养学生动手、探究的习惯。

2．体会实验的意义，感受成功的快乐，激发学生探究问题的热情、乐于学习的品质。

四、教学重点

1．体会牛顿第二定律在向心力上的应用。

2．明确向心力的意义、作用、公式及其变形，并经行计算。

五、教学难点

1．对向心力的理解及来源的寻找。

2．圆锥摆实验中有关物理量的测量。

3．运用向心力、向心加速度的知识解决圆周运动问题。

六、教学准备

本节资源的收集主要来源于教学参考书、教辅资料和网上资源，教学课件是以powerpoint为主，辅以图片、视频、实物投影等多媒体的融合，圆锥摆实验器材也和学生一起做了改进。

七、教学过程

（一）、 引入新课：

复习提问：匀速圆周运动的物体的加速度——向心加速度，它的方向和大小有何特点呢？

学生回答后进一步引导：那做匀速圆周运动物体的受力有什么特点呢？我们从下面几个常见的物理情景入手，对它做一个猜想

大屏幕：提供物理情景

①花样滑冰女选手绕男选手的匀速旋转（视频） ②绳拉小球在唱片上匀速转动（视频） ③勇敢者转盘（图片）

④卫星绕地球运动（图片）

学生很容易说出应该有一个指向圆心方向的力，教师进一步引导从理论上如何支持这一猜想呢？

学生可说出由于向心加速度指向圆心，由牛顿第二定律，必然力也指向圆心。 教师总结：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心方向的合力，引出向心力定义。

本环节通过学生熟悉的物理情景问题做猜想的背景，便于引发学生从已有物理知识出发思考，引出新知。

（二）、新课教学

（1）、向心力

大屏幕投影向心力的定义、方向

以情景③为例，课件演示，让学生自己分析出向心力的作用效果，接着引出向心力大小的寻找，学生很容易用牛顿第二定律推导出向心力大小表达式，教师找出具有代表性的学生推导在展台演示，其他学生评价交流。 学生分组做教材中的“做一做”，体验向心力大小，具体环节如下： 阅读教材p54 ，分组实验，体会向心力大小的影响因素,回答下列问题 1.实验中采取了怎样的实验方法？ 2.通过实验你得到了什么结论？ 3.手所受到的力是向心力的大小吗？

学生通过合作体验加深了对向心力大小、来源、影响因素的理解。 实验验证：学生阅读教材实验部分回答下面问题 1．简述实验需要验证的是什么？

2．测量哪些物理量? 3．需要什么实验器材?

4.实验误差的主要来源是什么？

以上问题由学生回答，教师补充，然后让两个同学上前演示实验，边演示边讲解，用实物投影投射其实验过程。

此过程要求下面的同学注意观察、思考，一会儿给实验者提问、评价。（如操作中的不规范、改进等）

教师对不完善的地方做出指正。 本过程贯穿阅读、归纳总结、动手能力的训练，通过学生亲自经历研究过程， 体验成功的乐趣是新课程的重要理念，让学生自己探究问题，可以激发学生的学习兴趣和学习动机，同时也可以使他们养成善于运用知识的习惯。 （2）、向心力来源探究：

回顾刚才的几个圆周运动的实例，让学生分析： 1．向心力是不是物体另外受到的一个力？ 2．怎样去寻找向心力？ 教师引导总结体会：

1．向心力是根据效果命名的力

2．向心力的来源：可以是各种性质的单个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。

3．匀速圆周运动物体合外力提供向心力 （3）、变速圆周运动和一般曲线运动 观看过山车视频，引导学生回答： 1．过山车做的是不是圆周运动？ 2．运动时速度大小变不变？ 3．向心力指向以圆心吗？

阅读课本P53－P54思考回答以下问题： 1．变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？ 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？

2．怎么分析研究一般的曲线运动？ 教师引导学生总结：

① 做变速圆周运动的物体所受的力：

Ft ：切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn： 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. ② 处理一般曲线运动的方法： 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理.

（三）、巩固练习

例1：关于向心力说法中正确的是（ ） A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力； B、向心力不改变速度的大小；

C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；

D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力

例2：甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（ ） A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16

例3、把一个小球放在漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，如图，小球的向心力是什么力提供的？

上题中，若小球转动的角速度为ω，如图倾角为α，试求小球做圆周运动的半径。 这三道练习题主要是针对向心力的理解，向心力大小计算及向心力来源三个知识点，回扣了本节的重点和难点。

（四）、学生小结本节内容 （五）、作业：

1、教材课后题：问题与练习

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式

（六）、教学反思

本设计突出了新课程中重过程、重方法、重体验的理念，始终以情景问题为依托，引导学生思考、总结、归纳，凸现了学生阅读能力、思维探究能力、实验能力和评价能力的培养，注重了信息技术与物理学科教学的整合，但上完本节后，仍有几点反思：

1、我另一个班用的是学生分组实验验证向心力的大小，但做完实验时间就到了，完成本节要用两课时，虽然全体学生参与动手实验，体验深刻、积极性高，但我个人认为验证性实验探究性差些，所以本设计把重点放在学生探究思维的养成上。

2、为了提升学生的自学能力和阅读能力，本设计多处采用的阅读指导法，但有些阅读问题对基础差一些的学生可能考虑不出来，所以可根据学生的实际情况再多搭几个台阶。

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