科學(xué)探究向心力教學(xué)設(shè)計(jì)高一下學(xué)期物理_第1頁(yè)
科學(xué)探究向心力教學(xué)設(shè)計(jì)高一下學(xué)期物理_第2頁(yè)
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3.2科學(xué)探究:向心力教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析:本節(jié)選自魯科版高中物理必修二第3章第2節(jié)的內(nèi)容,是第一節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的延伸,是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)用,幫助學(xué)生體會(huì)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。為后面學(xué)習(xí)天體運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)做知識(shí)儲(chǔ)備。本節(jié)內(nèi)容具有承上啟下的作用,促進(jìn)知識(shí)的同化和知識(shí)結(jié)構(gòu)的完善,進(jìn)一步深化運(yùn)動(dòng)和相互作用觀(guān)念。二、學(xué)情分析:學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),知道力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。又運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解掌握了平拋運(yùn)動(dòng)。前一節(jié)又學(xué)習(xí)了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量:線(xiàn)速度、角速度和半徑的關(guān)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)已經(jīng)知道了光電門(mén)測(cè)速的原理。在學(xué)習(xí)牛頓第三定律時(shí),接觸過(guò)雙向力傳感器,對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器的操作有一定的了解。在數(shù)學(xué)上學(xué)習(xí)了一次函數(shù)、二次函數(shù),具備了數(shù)據(jù)擬合需要的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生已經(jīng)初步具備模型建構(gòu)能力,能夠?qū)ρ芯繉?duì)象進(jìn)行受力分析。學(xué)生已具備科學(xué)探究的基本能力和必要的邏輯推理與數(shù)據(jù)分析能力。這些知識(shí)的學(xué)習(xí)為我們學(xué)習(xí)向心力奠定了基礎(chǔ)。三、教學(xué)目標(biāo):1.理解向心力的概念;2.知道向心力是根據(jù)力的效果命名的,會(huì)分析向心力的來(lái)源;3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究向心力與物體的質(zhì)量、半徑、角速度的關(guān)系,通過(guò)精確的實(shí)驗(yàn)得出向心力的表達(dá)式,并掌握向心力的表達(dá)式;4.在探究實(shí)驗(yàn)中,要觀(guān)察實(shí)驗(yàn),進(jìn)而提出合理的猜想和假設(shè),并能夠設(shè)計(jì)探究方案,能運(yùn)用科學(xué)思維方法進(jìn)行科學(xué)推理,找出規(guī)律,得出結(jié)論;5.通過(guò)向心力概念的建立過(guò)程,鍛煉建構(gòu)模型的能力,能夠?qū)⒄鎸?shí)情景轉(zhuǎn)化成模型,也能使用模型解釋物理現(xiàn)象和過(guò)程,體會(huì)處理問(wèn)題的科學(xué)思維方法。四、教學(xué)重難點(diǎn):1.教學(xué)重點(diǎn):理解向心力的概念,掌握向心力大小的表達(dá)式。2.教學(xué)難點(diǎn):分析向心力的來(lái)源,探究向心力的表達(dá)式。五、教學(xué)器材:多媒體課件、帶繩小球、轉(zhuǎn)盤(pán)、重物、勝昔eLab數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件V3.0、數(shù)據(jù)采集器、光電門(mén)傳感器、力傳感器、計(jì)算機(jī)、向心力實(shí)驗(yàn)器。六、教學(xué)過(guò)程:(一)創(chuàng)設(shè)情境,引入新課教學(xué)播放視頻:小車(chē)?yán)@著酒杯轉(zhuǎn)圈而不掉下來(lái)。引入有趣現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。引導(dǎo)學(xué)生思考小車(chē)為什么會(huì)繞著酒杯轉(zhuǎn)圈而不掉下來(lái),是什么神秘的力量掌控著這一切。(二)復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),讓學(xué)生回答問(wèn)題:(1)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有什么運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)?(2)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),合力是否為零?為什么?做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體它的合力有什么特點(diǎn)?引入本節(jié)內(nèi)容。(三)新課教授:1.認(rèn)識(shí)向心力學(xué)生體驗(yàn)1:手通過(guò)繩子拉著小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),讓學(xué)生感受一下手指的感覺(jué)。讓學(xué)生思考:(1)小球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受幾個(gè)力的作用?(2)這些力的方向如何?(3)合力由哪個(gè)力提供?(4)合力的方向如何?讓學(xué)生回答并找學(xué)生代表在黑板上畫(huà)出小球的受力情況。小結(jié):合力等于拉力,始終指向圓心。教師演示1:物體隨水平轉(zhuǎn)盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。讓學(xué)生思考:(1)物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受幾個(gè)力的作用?(2)這些力的方向如何?(3)合力由哪個(gè)力提供?(4)合力的方向如何?讓學(xué)生回答并找學(xué)生代表在黑板上畫(huà)出物體的受力情況。小結(jié):合力等于靜摩擦力,始終指向圓心。教師演示和學(xué)生體驗(yàn)相結(jié)合的方式,讓學(xué)生總結(jié)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。小結(jié):兩個(gè)實(shí)驗(yàn)共同特征:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),合力始終指向圓心。歸納總結(jié)向心力的定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的指向圓心的合力,叫做向心力。方向:總指向圓心,與速度方向垂直。老師需要指引:向心力是根據(jù)力的作用效果命名的,引導(dǎo)學(xué)生分析兩個(gè)例子中哪個(gè)力提供向心力。教師演示2:圓錐擺讓學(xué)生思考:(1)小球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受幾個(gè)力的作用?(2)向心力由誰(shuí)來(lái)提供?總結(jié)向心力的來(lái)源:向心力可以是彈力、摩擦力、引力中的任一個(gè)力、也可以是某一個(gè)力的分力或者某幾個(gè)力的合力,它是一個(gè)效果力。學(xué)以致用:讓學(xué)生分析開(kāi)頭視頻中神秘的力量。2.向心力的大小科學(xué)探究一:感受向心力引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)影響向心力大小的因素。學(xué)生體驗(yàn)2:桌子上有細(xì)繩和質(zhì)量不同的小球,讓小球盡量在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。通過(guò)改變小球的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)半徑和運(yùn)動(dòng)的快慢,感受向心力的大小。小結(jié):學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)得出向心力的大小與物體的質(zhì)量、半徑、角速度有關(guān)??茖W(xué)探究二:向心力大小的表達(dá)式教師演示3:向心力演示器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?)探究向心力大小與物體的質(zhì)量、半徑和角速度的關(guān)系。(2)教師向?qū)W生介紹向心力演示器的結(jié)構(gòu)和工作原理。向心力演示器實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法實(shí)驗(yàn)過(guò)程:(1)控制小球角速度和半徑不變,探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系;(2)控制小球質(zhì)量和角速度不變,探究向心力與半徑的關(guān)系;(3)控制小球質(zhì)量和半徑不變,探究向心力與角速度的關(guān)系。教師演示和學(xué)生共同觀(guān)察得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論:(1)角速度和半徑一定時(shí),向心力與質(zhì)量成正比;(2)質(zhì)量和角速度一定時(shí),向心力與半徑成正比;(3)質(zhì)量和半徑一定時(shí),向心力與角速度的平方成正比;科學(xué)探究三:驗(yàn)證向心力大小的表達(dá)式教師指出:利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器驗(yàn)證向心力大小與物體的質(zhì)量、半徑和角速度的定量關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證向心力大小與物體的質(zhì)量、半徑和角速度的定量關(guān)系。(2)實(shí)驗(yàn)裝置:昔eLab數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件V3.0、數(shù)據(jù)采集器、光電門(mén)傳感器、力傳感器、計(jì)算機(jī)、向心力實(shí)驗(yàn)器。(3)實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程:各小組分配不同的任務(wù),進(jìn)行小組討論并制定實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)之前需要對(duì)操作中需要注意的問(wèn)題對(duì)學(xué)生做出說(shuō)明。(5)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,得到實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果。(6)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出向心力表達(dá)式:Fn=mω2r教師引導(dǎo)讓學(xué)生推導(dǎo)出:3.課堂小結(jié)向心力:(1)定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的指

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