高中物理-向心力教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

《向心力》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】1．知識與技能（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)行簡單的計(jì)算。（3）知道變速圓周運(yùn)動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)動到變速圓周運(yùn)動再到一般曲線運(yùn)動的研究過程，讓學(xué)生領(lǐng)會解決問題從特殊到一般的思維方法。并學(xué)會用運(yùn)動和力的觀點(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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。【重點(diǎn)難點(diǎn)】1．教學(xué)重點(diǎn)①圓錐擺實(shí)驗(yàn)的探究過程。②牛頓第二定律在曲線運(yùn)動中的應(yīng)用，在前面學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動的基礎(chǔ)上，有學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動，讓學(xué)生了解牛頓運(yùn)動定律不僅適用于直線運(yùn)動，同樣適用于曲線運(yùn)動，讓學(xué)生體會牛頓力學(xué)的魅力。③明確向心力的定義，公式包括變形公式。2.教學(xué)難點(diǎn)①圓錐擺實(shí)驗(yàn)及有關(guān)物理量的測量②運(yùn)用向心力，向心加速度解釋有關(guān)現(xiàn)象（學(xué)生初學(xué)，有些生疏）【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，在對物體進(jìn)行受力分析時(shí)，往往不清楚運(yùn)動過程中什么力提供向心力，這說明學(xué)生對向心力的認(rèn)識和理解不夠深刻、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)生主動參與到探究的過程，成為學(xué)習(xí)的主體，積極主動地獲取知識和能力。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)，以增強(qiáng)教學(xué)的生動性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。【課前準(zhǔn)備】1．實(shí)驗(yàn)儀器：帶細(xì)繩的橡膠塞（兩人一個(gè)），鐵架臺（14組），細(xì)繩一端拴住鋼球（14個(gè)），刻度尺（14把），手表（學(xué)生自備），畫有同心圓的白紙20張。2．視頻：自行車轉(zhuǎn)彎，游樂場的飛椅。3．制作PPT?！窘虒W(xué)過程】一、引入新課演示實(shí)驗(yàn)：讓物塊在的平臺上盡可能做勻速圓周運(yùn)動。教師：物塊為什么可以做勻速圓周運(yùn)動？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：在教師引導(dǎo)下對物塊進(jìn)行受力分析：物塊受到重力、摩擦力與支持力。教師：物塊所受到的合力是什么？學(xué)生：重力與支持力相互抵消，合力就是摩擦力。教師：這個(gè)合力具有怎樣的特點(diǎn)？學(xué)生：思考并回答：方向指向圓周運(yùn)動的圓心。教師：得出向心力的定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體受到的指向圓心的合力。（做好新舊知識的銜接，使概念的得出自然、流暢。）2．感受向心力學(xué)生：學(xué)生手拉著細(xì)繩的一端，使帶細(xì)繩的橡皮塞在水平面內(nèi)盡可能做勻速圓周運(yùn)動。教師：鋼球在水平面內(nèi)盡可能做勻速圓周運(yùn)動，什么力使鋼球做圓周運(yùn)動？學(xué)生：對鋼球進(jìn)行受力分析，發(fā)現(xiàn)拉力使鋼球做圓周運(yùn)動。（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)生對向心力的感性認(rèn)識。）教師：也就是說，鋼球受到的拉力充當(dāng)圓周運(yùn)動的向心力。大家動手實(shí)驗(yàn)并猜想：拉力的大小與什么因素有關(guān)？學(xué)生：動手體驗(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)。教師：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：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：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：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：那么我們怎樣研究這幾個(gè)物理量之間的關(guān)系呢？學(xué)生：思考、討論并回答：由于做勻速圓周運(yùn)動的物體，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。教師：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。學(xué)生：采用控制變量法做實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)向心力的大小。教師：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：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，向心力越小……（設(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：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，從理論上推導(dǎo)向心力的表達(dá)式。教師：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)：教師：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上。使鋼球靜止于同心圓圓心。用手帶動鋼球，讓鋼球獲得初速度，使它沿做圓周運(yùn)動。教師：鋼球在做勻速圓周運(yùn)動，那是什么力提供向心力？學(xué)生：動手畫圖，對鋼球進(jìn)行受力分析，并在教師引導(dǎo)下找出提供向心力的合力。教師：哪幾個(gè)力提供向心力？向心力的大小如何？學(xué)生：繩子的拉力和鋼球的重力提供向心力。教師：我們要驗(yàn)證向心力的表達(dá)式是否正確，那么需要測量向心力的大小，如何測量呢？學(xué)生：討論并回答：小球質(zhì)量可以用天平測量，再乘以重力加速度，就是mg；小球重力mg可以用彈簧秤測量；可以用圓周運(yùn)動的半徑與小球距懸點(diǎn)的豎直高度的比值算出。教師：我們已經(jīng)求出了向心力的大小，那如何求v？ω或T的大?。窟@三個(gè)關(guān)系式里，哪一條比較容易測量？學(xué)生：思考并回答教師：在這條表達(dá)式里，只需要測量周期T，我們有手表，那么周期是測鋼球圓周運(yùn)動一圈的時(shí)間還是多圈的時(shí)間？學(xué)生：測量多圈的時(shí)間，之后算出周期。教師：為什么測量多圈的時(shí)間？學(xué)生：測量多圈，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?。）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行驗(yàn)證5．向心力是效果力教師：學(xué)以致用，請大家用剛才所學(xué)的知識解釋塑料球?yàn)槭裁纯梢栽谛D(zhuǎn)的圓柱形空瓶做勻速圓周運(yùn)動？學(xué)生：思考并解釋。教師：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：觀看視頻并在教師引導(dǎo)下進(jìn)行受力分析后發(fā)現(xiàn)：重力和斜坡對自行車的支持力的合力充當(dāng)向心力。教師：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，什么力充當(dāng)向心力？學(xué)生：觀看視頻并思考、回答：人受到的重力和椅子對人的支持力的合力充當(dāng)向心力。教師：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)動的向心力的來源，加深學(xué)生對向心力概念的理解，并對圓周運(yùn)動中力和運(yùn)動的關(guān)系有更深入的認(rèn)識。）（二）變速圓周運(yùn)動教師：日常生活中比勻速圓周運(yùn)動更常見的是變速圓周運(yùn)動。接下來我們研究變速圓周運(yùn)動中的向心力。演示實(shí)驗(yàn)：釋放單擺，讓鋼球來回?cái)[動。教師：小球從釋放到最低點(diǎn)的運(yùn)動過程中，小球的速度大小如何變化？學(xué)生：速度逐漸變大。教師：小球繞著懸點(diǎn)做圓周運(yùn)動，由于速度大小發(fā)生了變化，這是變速圓周運(yùn)動。那么什么力提供小球做圓周運(yùn)動的向心力？學(xué)生：在教師引導(dǎo)下對小球進(jìn)行受力分析后得出：教師：那么重力的另一分量起著什么作用呢？學(xué)生：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。教師：在單擺這樣的變速圓周運(yùn)動中，可以把力分解為跟圓周相切的分力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：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)動的速度方向。教師：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)動和變速圓周運(yùn)動了。僅有向心加速度的運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動，同時(shí)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動是變速圓周運(yùn)動。（滲透從特殊到一般的思維方法，借鑒勻速圓周運(yùn)動中的從力和運(yùn)動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：到此為止，請大家分析歸納向心力有怎樣的特點(diǎn)？學(xué)生：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)動和變速圓周運(yùn)動的學(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)動教師：比變速圓周運(yùn)動更為常見的是運(yùn)動是一般曲線運(yùn)動。在物理學(xué)中，我們把運(yùn)動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動叫做一般曲線運(yùn)動。那么如何對一般曲線運(yùn)動進(jìn)行研究呢？學(xué)生：在教師引導(dǎo)下從極限思想的角度思考對一般曲線運(yùn)動進(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)動時(shí)，就可以按圓周運(yùn)動處理了。（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，培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)。）三、課堂小結(jié)教師：引導(dǎo)學(xué)生回顧所學(xué)知識和思想方法，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）《向心力》學(xué)情分析高一學(xué)生的思維比較單一，抽象思維尚不成熟，但已具備一定的邏輯分析推理。他們以被動接受學(xué)習(xí)為主，對高中物理的學(xué)習(xí)還不得法，再著抽象思維尚處于起步階段，應(yīng)在學(xué)習(xí)方法上指導(dǎo)，教師應(yīng)把握好教學(xué)要求，把握好課標(biāo)要求。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)動的條件，學(xué)習(xí)了處理曲線運(yùn)動的重要方法──運(yùn)動的合成和分解，還利用運(yùn)動的合成與分解知識研究了平拋運(yùn)動。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)動的規(guī)律。這些知識的學(xué)習(xí)，為學(xué)生學(xué)習(xí)向心力做好了知識上的準(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)生對向心力的認(rèn)識從感性認(rèn)識升華到理性認(rèn)識?！窘虒W(xué)反思】一、本節(jié)成功之處：1.重、難點(diǎn)的確定是比較合理的。這節(jié)課是學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動相關(guān)知識關(guān)鍵的一節(jié)課，因?yàn)楸竟?jié)課是從動力學(xué)和實(shí)驗(yàn)探究的角度來研究勻速圓周運(yùn)動的受力情況，從而使學(xué)生逐步建立起向心力的概念，體會勻速圓周運(yùn)動做變速運(yùn)動的根本原因，明確物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力大小決定因素，掌握向心力大小計(jì)算公式和相關(guān)導(dǎo)出公式的簡單應(yīng)用。本節(jié)是由牛頓第二定律根據(jù)向心加速度得出向心力并加以驗(yàn)證的，對向心力的理解比較抽象。因此本節(jié)課把重點(diǎn)定為“向心力的基本概念，探究影響向心力大小的因素，向心力的計(jì)算公式?！笔呛侠淼?。向心力之所以抽象是因?yàn)榘葱Ч麃砻牧?，與之前所學(xué)重力、彈力等按性質(zhì)來命名的力不同。任何一個(gè)力或者是合力分力都可以是向心力，這樣的例子很多，而且實(shí)例分析往往各不相同，這對學(xué)生來說是比較難理解的。所以向心力概念的得出以及向心力的來源被確定為本節(jié)課的難點(diǎn)比較合理。2.注重師生交流，強(qiáng)調(diào)形成積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度，建立良好的師生關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)，體現(xiàn)了教師的主導(dǎo)和學(xué)生的主體作用。在上課過程中，教師每一次提出問題后都會給學(xué)生引導(dǎo)、講解并給學(xué)生留出一定的思考時(shí)間，體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用。學(xué)生回答完問題以后我都會真誠的贊揚(yáng)學(xué)生、鼓勵(lì)學(xué)生，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。二、本節(jié)課的不足之處：

教師對各教學(xué)環(huán)節(jié)的時(shí)間掌握上還需加強(qiáng)，特別是重、難點(diǎn)內(nèi)容的時(shí)間比例安排上還需研究，以最大限度的提高課堂教學(xué)的實(shí)效性。在今后的教學(xué)工作中我還要不斷進(jìn)取，虛心學(xué)習(xí)，努力提高自己的教學(xué)水平。<<向心力>>教材研究教材先通過實(shí)例讓學(xué)生從運(yùn)動和力的角度進(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)生對向心力公式有一定的認(rèn)識和理解，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，（以前是向心力演示儀）。這個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)起到了一舉三得的作用：①驗(yàn)證了向心力表達(dá)式的正確性，②驗(yàn)證了向心加速度表達(dá)式的正確性，③驗(yàn)證了勻速圓周運(yùn)動是由合外力提供向心力。向心力不是具體的力，可以是某一個(gè)力也可以是幾個(gè)力的合力，甚至是每個(gè)力的分力，是按效果命名的力。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)動后討論了變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動。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。這部分知識的學(xué)習(xí)，可以為萬有引力和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動等內(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)動和力的關(guān)系。本節(jié)教學(xué)可以分為實(shí)驗(yàn)課和習(xí)題課兩節(jié)，教學(xué)重點(diǎn)是：①圓錐擺實(shí)驗(yàn)的探究過程。②牛頓第二定律在曲線運(yùn)動中的應(yīng)用，在前面學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動的基礎(chǔ)上，有學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動，讓學(xué)生了解牛頓運(yùn)動定律不僅適用于直線運(yùn)動，同樣適用于曲線運(yùn)動，讓學(xué)生體會牛頓力學(xué)的魅力。③明確向心力的定義，公式包括變形公式。教學(xué)難點(diǎn)是：①圓錐擺實(shí)驗(yàn)及有關(guān)物理量的測量（我在課前準(zhǔn)備了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，預(yù)先我也測了一下，結(jié)果還可以，誤差很小，我覺得即使誤差大，也要去嘗試，做比不做好，讓學(xué)生體會驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過程，在現(xiàn)象中體會向心力的存在）。麻煩可能會出在⑴怎樣固定懸點(diǎn)⑵怎樣保證做圓周運(yùn)動⑶怎樣測高度；②運(yùn)用向心力，向心加速度解釋有關(guān)現(xiàn)象（學(xué)生初學(xué)，有些生疏）【教學(xué)反思】一、本節(jié)成功之處：1.重、難點(diǎn)的確定是比較合理的。這節(jié)課是學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動相關(guān)知識關(guān)鍵的一節(jié)課，因?yàn)楸竟?jié)課是從動力學(xué)和實(shí)驗(yàn)探究的角度來研究勻速圓周運(yùn)動的受力情況，從而使學(xué)生逐步建立起向心力的概念，體會勻速圓周運(yùn)動做變速運(yùn)動的根本原因，明確物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力大小決定因素，掌握向心力大小計(jì)算公式和相關(guān)導(dǎo)出公式的簡單應(yīng)用。本節(jié)是由牛頓第二定律根據(jù)向心加速度得出向心力并加以驗(yàn)證的，對向心力的理解比較抽象。因此本節(jié)課把重點(diǎn)定為“向心力的基本概念，探究影響向心力大小的因素，向心力的計(jì)算公式?！笔呛侠淼?。向心力之所以抽象是因?yàn)榘葱Ч麃砻牧Γc之前所學(xué)重力、彈力等按性質(zhì)來命