向心力與向心加速度

1、第六屆全國大學(xué)生、研究生物理教學(xué)技能大賽 “立思杯” 教學(xué)設(shè)計(jì) 向心力與向心加速度教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)對象】 高一學(xué)生【教材分析】 【教材】本節(jié)選自司南版高中物理共同必修2第四章第二節(jié)。1、教材中的地位與作用：向心力和向心加速度是第一節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的延伸，這一內(nèi)容還是后續(xù)的離心運(yùn)動(dòng)、下一章萬有引力定律的基礎(chǔ)，它具有承上啟下的作用。2、教材特點(diǎn)：教材先通過實(shí)例讓學(xué)生從運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的角度進(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。教材以探究性實(shí)驗(yàn)來研究與向心力的大小有關(guān)的因素，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、耐心的實(shí)驗(yàn)修養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)在探

2、索物理規(guī)律中的作用。本節(jié)包過三個(gè)知識(shí)點(diǎn)：一是向心力的概念、二是向心力的大小、三是向心加速度的公式。前兩點(diǎn)重在讓學(xué)生認(rèn)識(shí)向心力的存在以及影響向心力大小的因素。后者重在聯(lián)系前面的內(nèi)容，使知識(shí)融會(huì)貫通。3、教材編寫思路：由之前學(xué)過的圓周運(yùn)動(dòng)的概念，首先提出做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的力有什么特點(diǎn)呢？的問題。引發(fā)學(xué)生思考，接著通過一個(gè)迷你實(shí)驗(yàn)分析歸納總結(jié)出向心力的概念，通過實(shí)例又分析了向心力可能是彈力，可能是重力，也可能摩擦力，還可能是它們的合力。說明向心力是一個(gè)效果力，在探究向心力的大小時(shí)，用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出向心力的公式，由于牛頓第二定律推導(dǎo)出向心加速度的公式。最后教材通過例題和習(xí)題的方式鞏固向心力

3、的應(yīng)用。【學(xué)情分析】 1、知識(shí)基礎(chǔ)：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，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)。后面還學(xué)習(xí)了描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量：線速度、角速度、周期。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。2、心里特點(diǎn)：高一學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展是由具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過渡，也是由直觀認(rèn)識(shí)向邏輯推理、實(shí)驗(yàn)推理階段過渡，因此需要在教學(xué)中通過實(shí)例、實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對向心力的認(rèn)識(shí)從感性認(rèn)識(shí)升華到理性認(rèn)識(shí)。3、認(rèn)知困難：高一學(xué)生對勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲。雖然已經(jīng)學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，但由于缺乏對圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因感性認(rèn)識(shí)。不能很好的解釋一些生活

4、中圓周運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。認(rèn)識(shí)還比較模糊，理解還不夠系統(tǒng)和深入?！窘虒W(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能 1理解向心力的概念； 2理解向心力公式的確切含義，并能用來進(jìn)行簡單的計(jì)算； 3理解向心加速度的概念，結(jié)合牛頓第二定律得出向心加速度的公式。 過程與方法1 通過體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)理解向心力的概念，并掌握處理問題的一般方法：提出問題，做出猜想，分析問題，解決問題，總結(jié)歸納；2 在向心力大小的實(shí)驗(yàn)探究的過程中，體會(huì)控制變量法在解決問題中的作用。 情感態(tài)度與價(jià)值觀1 經(jīng)歷從提出問題到解決問題的過程，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)及思維能力；2 實(shí)例、實(shí)驗(yàn)緊密聯(lián)系生活，能利用向心力的相關(guān)知識(shí)解釋生活中的現(xiàn)象，拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)

5、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?！窘虒W(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 教學(xué)重點(diǎn)1 向心力的概念和公式的建立；2 向心加速度的概念與公式的推導(dǎo)。 教學(xué)難點(diǎn)1 向心力的來源；2 用控制變量法探究各物理量對向心力的影響?！窘虒W(xué)方法】教法分析： 1實(shí)驗(yàn)演示法：物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，而實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重要內(nèi)容和教學(xué)手段。本節(jié)教師通過實(shí)驗(yàn)演示,創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如本節(jié)教師通過倒扣的瓶子中的水不會(huì)下落的問題引入新課。使知識(shí)在提問的過程中同時(shí)是解決問題的過程。2講授法：教學(xué)的開始給學(xué)生展示倒扣的瓶子中的水不會(huì)下落的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。并時(shí)時(shí)穿插教師形象生動(dòng)的講解，富有啟發(fā)語言為

6、輔，以點(diǎn)撥、啟發(fā)學(xué)生。如對影響向心力大小的原因的講解則要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)思想的探究過程。完成從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。學(xué)法指導(dǎo)：以學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究為主線，通過小組合作的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。重點(diǎn)設(shè)置為兩個(gè)環(huán)節(jié)，猜想環(huán)節(jié)和分析處理數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)。由于學(xué)生缺乏對向心力大小的感性認(rèn)識(shí)，所以設(shè)計(jì)小組實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生做出猜想。又因?yàn)樘骄肯蛐牧Φ拇笮∮兴膫€(gè)物理量，數(shù)據(jù)的分析處理為難點(diǎn)，通過分組探究，簡化實(shí)驗(yàn)，突破難點(diǎn)。真正體現(xiàn)“以教為主導(dǎo)，以學(xué)為主體”的教學(xué)理念?！窘虒W(xué)資源】塑料瓶、電動(dòng)小車、細(xì)繩、圓珠筆桿、筆袋、質(zhì)量不同的小物體（鋼球、鋁球）、向心力演示器、多媒體【教學(xué)流程圖】概念得出 開始概念延

7、伸 引入新課概念應(yīng)用 形成概念 提出問題探究向心力的大小與哪些物理量有關(guān)猜想假設(shè)引導(dǎo)分析得出向心加速度公式實(shí)驗(yàn)探究得出結(jié)論：向心力的公式 結(jié)束 課堂總結(jié) 【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】教學(xué)環(huán)節(jié)教 學(xué) 內(nèi) 容教 師 活 動(dòng)學(xué) 生活 動(dòng)教學(xué)媒體 設(shè) 計(jì)意 圖（一）創(chuàng)設(shè)情境，引入新課 實(shí)驗(yàn)演示1、 為學(xué)生創(chuàng)設(shè)感興趣的實(shí)驗(yàn)情景： 2、 向?qū)W生提出問題：怎樣在保證瓶口朝下且只用一只手的前提下，使瓶中的水不漏出來。3、教師演示實(shí)驗(yàn)：將帶水的瓶子用細(xì)繩拉著做圓周運(yùn)動(dòng)，在瓶口朝下時(shí)水不下落。引導(dǎo)學(xué)生思考：1）隨瓶做圓周運(yùn)動(dòng)的水在倒扣時(shí)為什么不下落？2）做圓周運(yùn)動(dòng)的物體有什么樣的受力特點(diǎn)？認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)，深入思考：為什么瓶口朝

8、下時(shí)瓶中水不下落？學(xué)生現(xiàn)有的思維與事實(shí)矛盾:倒扣的水瓶中的水不下落？并積極大膽地參與猜想。文本圖片 學(xué)生觀看了教師的操作之后，會(huì)迫切想知道為什么會(huì)這樣，于是就很自然的進(jìn)入了本課的主題，激發(fā)起了學(xué)習(xí)的興趣和求知欲望，并初步領(lǐng)略了物理世界的神奇。（二）實(shí)驗(yàn)演示，形成概念概念得出向心力定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)受到一個(gè)始終指向圓心的等效力的作用.通過繩子拉著小車做圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)演示，提出問題：1） 小車受到哪些力？2） 這些力的合力方向指向哪里？總結(jié)上面實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引出圓周運(yùn)動(dòng)概念。仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)演示，思考老師的問題。跟隨老師總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，領(lǐng)會(huì)向心力的概念。文本圖片教師用實(shí)驗(yàn)演示和問題引導(dǎo)學(xué)生思考，注重了學(xué)

9、生思維的參與，鍛煉了學(xué)生的分析問題能力。概念延伸向心力是一種效果力給同學(xué)提供幾幅圖片，并讓學(xué)生動(dòng)腦思考：這些圖片中圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力來提供的？ 觀看幻燈片，跟隨老師分析向心力的來源。圖片通過對圖片中圓周運(yùn)動(dòng)向心力來源的分析，讓學(xué)生更直觀體會(huì)向心力的來源，便于學(xué)生理解，突破了向心力是效果力這一難點(diǎn)。概念應(yīng)用實(shí) 驗(yàn)分 析解決引入新課時(shí)趣味實(shí)驗(yàn)中水在倒扣時(shí)為什么不下落的問題。對水進(jìn)行受力分析。學(xué)生通過以上學(xué)習(xí)，思考討論并解決問題。圖片老師通過解決引入實(shí)驗(yàn)中遺留的問題，滿足學(xué)生的好奇心，增強(qiáng)學(xué)生對物理的興趣，并學(xué)會(huì)用所學(xué)知識(shí)來解釋物理現(xiàn)象。（三）開動(dòng)腦筋，實(shí)驗(yàn)探究猜想假設(shè)與向心力的大小有關(guān)的物

10、理量：角速度，半徑，物體的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)探究：自制迷你實(shí)驗(yàn)：由書上實(shí)驗(yàn)改編自制向心力探究小實(shí)驗(yàn)，定性分析與向心力大有關(guān)因素。讓同學(xué)們動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并思考:1、在半徑一定時(shí)，轉(zhuǎn)速快慢對所掛重物的有什么影響？2、在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，半徑長短對所掛重物的有什么影響？3、在轉(zhuǎn)速一定，半徑長短一定時(shí)，對所掛不同質(zhì)量重物的有什么影響？在老師的引導(dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并自己動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)器具。通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，思考老師提出的問題并討論出各種因素。文本圖片學(xué)生經(jīng)歷了“提出問題猜想與假設(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)論”等一系列過程，親身體會(huì)到科學(xué)探究的過程。培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、耐心的實(shí)驗(yàn)修養(yǎng)。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的

11、科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)在探索物理規(guī)律中的作用。進(jìn)行試驗(yàn)實(shí) 驗(yàn)探 究1、學(xué)生對以上問題會(huì)思考討論出各種因素，教師再根據(jù)學(xué)生的猜想假設(shè)歸納成質(zhì)量、角速度和半徑三個(gè)變量。2、介紹向心力演示儀的構(gòu)造和原理。3、引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。利用控制變量法用向心力演示儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。4、教師指導(dǎo)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，每組只探究一個(gè)變量。學(xué)生根據(jù)教師的歸納，利用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。圖片得出結(jié)論向心力公式向心加速度的公式向心加速度的方向始終指向圓心。教師與學(xué)生一起歸納總結(jié)。引導(dǎo)同學(xué)思考如何得到向心加速度公式，強(qiáng)調(diào)向心加速度的方向。學(xué)生代表上臺(tái)展示他們的實(shí)驗(yàn)成果，全班同法學(xué)共同歸納出結(jié)論。學(xué)生利用牛頓第二定律推導(dǎo)出向心加速度公式。文本鍛煉學(xué)生總結(jié)歸納的能力。利用牛頓第二定律導(dǎo)出向心加速度的公式利于理解，并且回避了用矢量公式推導(dǎo)向心加速度這一難點(diǎn)。（四）課堂總結(jié),鞏固練習(xí)向心力向心加速度習(xí)題與同學(xué)一同回顧，總結(jié)本節(jié)課重點(diǎn)內(nèi)容。布置課后習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。緊跟老師思路，回顧本屆課重點(diǎn)知識(shí)。完成老師