向心力教案3-物理-必修2-人教版

1、人教版高一年级向心力教案一、设计思想建构主义教学理论启示我们要转变教学观念,制造以“同学为主体,老师为主导” 的教学环境,使同学在真实的情形中完成任务,转变我们长期存在的老师在台上讲,同学在台下听的灌输式教学,充分发挥学 生学习的自主性,引导同学主动发觉问题,分析问题,解决问题,主动建构良好的认知结构,培育创新精 神；二、教材分析 教材先通过实例让同学从运动和力的角度进行分析,分析物体的受力特点,从而得出向心力的概念,有助于同学体会和懂得；教材接着从理论的角度,依据牛顿其次定律,推导出向心力的数学表达式；之后,为了让同学对向心力公式有肯定的熟悉和懂得,教材中设计了验证性试验：用圆锥摆粗略验证向

2、心力的表 达式；通过圆锥摆试验,拉近科学与生活的距离,使同学感到科学就在身边,对科学产生亲切感；本节仍有一点与过去不同,那就是在争论完匀速圆周运动后争论了变速圆周运动和一般曲线运动；这 块内容的补充,不仅为分析物体在曲线最高点、最低点的受力分析和运动情形供应了理论依据,而且为学 生供应了处理问题的一种思维方法：从特别到一般；这部分学问的学习,可以为万有引力和带电粒子在匀强磁场中的运动等内容做好必要的预备；当然,学习完这一节之后,中学里全部的运动形式都学习完毕了,从而可以让同学在更宽阔的角度懂得运动和力 的关系；三、学情分析 通过前几节内容的学习,同学已经知道了曲线运动的条件,学习了处理曲线运动

3、的重要方法运动 的合成和分解,仍利用运动的合成与分解学问争论了平抛运动；接着引入角速度、线速度、周期、转速等 物理量描述了匀速圆周运动的规律；这些学问的学习,为同学学习向心力做好了学问上的预备；由于向心力是一种同学感到生疏的力,而高一同学的抽象思维才能和规律推理仍不是很强,所以需要 在教学中通过实例、试验,使同学对向心力的熟悉从感性熟悉升华到理性熟悉；四、教学目标1学问与技能（ 1）知道什么是向心力,懂得它是一种成效力；（ 2）懂得向心力公式的准确含义,并能用来进行简洁的运算；（ 3）知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力,知道合外力的作用成效；2过程与方法（ 1）通过对向心力概念的探究体

4、验,让同学懂得其概念；并把握处理问题的一般方法：提出问题,分 析问题,解决问题；（ 2）在验证向心力的表达式的过程中,体会掌握变量法在解决问题中的作用；（ 3）经受从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的争论过程,让同学领悟解决问题从特别 到一般的思维方法；并学会用运动和力的观点分析、解决问题；3情感态度与价值观（1）经受从特别到一般的争论过程,培育同学分析问题、解决问题的才能；（2）实例、试验紧密联系生活,拉近科学与同学的距离,使同学感到科学就在身边,调动同学学习的积极性,培育同学的学习爱好；五、重点难点1教学重点（1）懂得向心力的概念和公式的建立；（2）懂得向心力的公式,并能用来进行

5、运算；（3）懂得向心力只转变速度的方向,不转变速度的大小；2教学难点（1）懂得向心力的概念和公式的建立；（2）懂得向心力只转变速度的方向,不转变速度的大小；六、教学策略与手段 向心力是高中物理的一个重点内容,同时也是一个难点内容,在对物体进行受力分析时,往往不清晰 运动过程中什么力供应向心力,这说明同学对向心力的熟悉和懂得不够深刻、全面；为了突破难点,老师在教学中通过详细的实例、试验, 激发同学的求知欲望,让同学主动参加到探究的过程,成为学习的主体,积极主动地猎取学问和才能；本节课的教学流程设计为：创设情境 实践；发觉问题 进行猜想 理论推导 试验验证 得出结论 指导在教学手段上,充分使用 p

6、pt 、视频、演示试验、故事叙述,以增强教学的生动性和形象性,活跃课堂气氛,从而充分调动同学学习的积极性,落实教学目标；七、课前预备1试验仪器：带细绳的钢球（两人一个）物块,圆形瓶盖；2视频：自行车转弯,公园的转椅；3制作 ppt ；八、教学过程（一）引入新课,铁架台,钢球一个,细绳一条,刻度尺,圆形瓶盖,秒表,【演示试验 】让物块在旋转的平台上尽可能做匀速圆周运动；【老师活动 】物块为什么可以做匀速圆周运动这节课我们就来 争论这个问题；（设计意图 ：从试验引入,激发同学的奇怪心,活跃课堂气氛；）（二）新课教学 一、向心力1向心力的概念【同学活动 】在老师引导下对物块进行受力分析：物块受到重力

7、、摩擦力与支持力；【老师活动 】物块所受到的合力是什么【同学活动 】重力与支持力相互抵消,合力就是摩擦力；【老师活动 】这个合力具有怎样的特点【同学活动 】摸索并回答：方向指向圆周运动的圆心；【老师活动 】得出向心力的定义：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力；（做好新旧学问的连接,使概念的得出自然、流畅；）2感受向心力【同学活动 】同学手拉着细绳的一端,使带细绳的钢球在水平面内尽可能做匀速圆周运动；【老师活动 】钢球在水平面内尽可能做匀速圆周运动,什么力使钢球做圆周运动【同学活动 】对钢球进行受力分析,发觉拉力使钢球做圆周运动；（设计意图 ：利用常见的小试验,让同学亲身体验,增强同学对向

8、心力的感性熟悉；）【老师活动 】也就是说,钢球受到的拉力充当圆周运动的向心力；大家动手试验并猜想：拉力的大小 与什么因素有关【同学活动 】动手体验并猜想：拉力的大小可能与钢球的质量m、线速度的v、角速度、周期 T,半径 r 有关；【老师活动 】那么我们如何争论向心力F与 m、v、n、T、r 之间的关系呢F与 n【同学活动 】摸索、 争论并回答：采纳掌握变量法,保持m、v、T、r 中的四个量不变,争论剩下的一个量之间的关系；【老师活动 】假如保持钢球的质量 m、线速度的 v、角速度、周期 T 不变,半径 r 可以变化吗【同学活动 】在老师引导下依据各个物理量之间的关系摸索并回答：半径 r 不能变

9、化；【老师活动 】那么我们怎样争论这几个物理量之间的关系呢【同学活动 】摸索、争论并回答：由于做匀速圆周运动的物体,v、T,r 这四个物理量中,只要 有两个量确定了,其他两个量也就跟着确定了；所以只需要争论向心力 F与 m,v、n、T、r 这四个物理 量中两个物理量的关系；【老师活动 】引导同学采纳掌握变量法做试验,体验向心力的大小；【同学活动 】采纳掌握变量法做试验,体验向心力的大小；【老师活动 】大家体验后,感觉向心力【同学活动 】依据自己的体验并回答：F与哪些物理量有什么样的关系质量 m、半径 r 肯定,线速度 v 越大,向心力 F越大；质量 m、线速度 v 肯定,半径 r 越大,向心力

10、 F越大；质量 m、半径 r 肯定,周期 T 越大,向心力 F越小 （设计意图 ：积极引导同学猜想,并渗透试验方法：掌握变量法的教学；）3推导向心力的表达式【老师活动 】这是向心力与各个物理量之间可能存在的定性关系；那大家能不能依据所学的学问,从理论上推导向心力的表达式；【老师活动 】在老师引导下依据向心加速度的表达式和牛顿其次定律推导：由于 a n v 2 / r r 2 , F 合 ma ,所以 F = F 合 mv 2 /rmr2【老师活动 】理论推导证明：Fnmv2/rmr2mr42/T2（设计意图：培育同学的数学推理才能,体验探究的过程；）4.粗略验证【演示试验 】细线下面悬挂一个钢

11、球,细线上端固定在铁架台上；将圆形瓶盖置于水平桌面上,使钢球静止于瓶盖的圆心；用手带动 钢球,让钢球获得初速度,使它沿圆形瓶盖边缘做圆周运动；【老师活动 】钢球在做匀速圆周运动,那是什么力供应向心力【同学活动 】动手画图,对钢球进行受力分析,并在老师引导下 找出供应向心力的合力；【老师活动 】哪几个力供应向心力向心力的大小如何tan；FTF【同学活动 】绳子的拉力和钢球的重力供应向心力；向心力的大小为mg【老师活动 】我们要验证向心力的表达式是否正确,那么需要测量向心力mgtan的大小,如何测量呢【同学活动 】争论并回答：小球质量可以用天平测量,再乘以重力加速度,就是mg；G小球重力 mg 可

12、以用弹簧秤测量；tan可以用圆周运动的半径与小球距悬点的竖直高度的比值算出；或者mr2或者2【老师活动 】我们已经求出了向心力的大小,那如何求 mv /mr 4 2 / T 2的大小这三个关系式里,哪一条比较简洁测量【同学活动 】摸索并回答：mr 4 2 / T 2；r【老师活动 】在这条表达式里,只需要测量周期 时间仍是多圈的时间【同学活动 】测量多圈的时间,之后算出周期；【老师活动 】为什么测量多圈的时间T,我们有秒表,那么周期是测钢球圆周运动一圈的【同学活动 】测量多圈,时间较精确,误差较小；（设计意图 ：试验紧密联系生活,拉近科学与同学的距离,使同学感到科学就在身边；同时,在试验 中引

13、导同学分析、解决问题,以提高同学的试验才能；）5向心力是成效力【老师活动 】学以致用,请大家用刚才所学的学问说明塑料球为什么可以在旋转的圆柱形空瓶做匀速 圆周运动【同学活动 】摸索并说明；【老师活动 】播放自行车转弯的视频,并提问：自行车的弯道为什么要修成斜坡【同学活动 】观看视频并在老师引导下进行受力分析后发觉：重力和斜坡对自行车的支持力的合力充 当向心力；【老师活动 】播放公园的转椅的视频,并提问：转椅上的人做匀速圆周运动,什么力充当向心力【同学活动 】观看视频并摸索、回答：人受到的重力和椅子对人的支持力的合力充当向心力；【老师活动 】这些例子都说明向心力只是一种成效力；只要是产生向心加速

14、度的力,不管是重力、弹 力仍是摩擦力,都可以是向心力；（设计意图 ：通过详细实例让同学初步体验圆周运动的向心力的来源,加深同学对 向心力概念的懂得,并对圆周运动中力和运动的关系有更深化的熟悉；）二、变速圆周运动【老师活动 】日常生活中比匀速圆周运动更常见的是变速圆周运动；接下来我们 争论变速圆周运动中的向心力；【演示试验 】释放单摆,让钢球来回摇摆；【老师活动 】小球从释放到最低点的运动过程中,小球的速度大小 如何变化【同学活动 】速度逐步变大；【老师活动 】小球围着悬点做圆周运动,由于速度大小发生了变化,这是变速圆周运动；那么什么力 供应小球做圆周运动的向心力【同学活动 】在老师引导下对小球

15、进行受力分析后得出：FnFTGsinGcos起着什么作用呢FT【老师活动 】那么重力的另一重量【同学活动 】摸索、争论并回答：Gcos跟速度方向一样,起着转变速度大小的作用；【老师活动 】在单摆这样的变速圆周运动中,可以把力分解为跟圆周相切的的分力Ft 和指向圆心的分力Fn；Ft 产生圆周切线方向的加速度,叫做切线加速度；切线加速度与物体的运动方向在一条直线上,它转变了物体速度的大小；那么指向圆心的分力Fn 转变的是什么呢Fn 始终与速度方向垂G【同学活动 】在老师引导下摸索并回答：指向圆心的分力直,转变的是物体运动的速度方向；【老师活动 】现在我们可以从向心加速度和切向加速度的角度来懂得匀速

16、圆周运动和变速圆周运动 了；仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动,同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速圆周运动；（渗透从特别到一般的思维方法,借鉴匀速圆周运动中的从力和运动的角度考虑的分析方法,培育学 生思维迁移的才能； ）【老师活动】到此为止,请大家分析归纳向心力有怎样的特点【同学活动】在老师引导下分析、争论并归纳向心力的特点：（1）向心力的方向永久指向圆心；（2）向心力的方向和速度方向垂直；（3）向心力是个变力；（4）向心力只转变速度的方向,不转变速度的大小；（设计意图：通过匀速圆周运动和变速圆周运动的学习,使同学明白两者之间的相同点和不同点,使同学对向心力的懂得,更深刻, 更全面

17、,从而突破向心力只转变速度的方向,不转变速度的大小这一难点；）三、一般曲线运动【老师活动 】比变速圆周运动更为常见的是运动是一般曲线运动；在物理学 中,我们把运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动叫做一般曲线运动；那么如何对一般曲线运动进行争论呢.【同学活动 】在老师引导下从极限思想的角度摸索 对一般曲线运动进行分析：可以把曲线分割成许多小段圆弧；圆弧的弯曲 程度不一样,说明它们具有不同的半径；然后分析某点的运 动时,就可以按圆周运动处理了；（设计意图：再次渗透从特别到一般的思维方法,并引导同学用极限的思维方法分析一般曲线运动,培 养同学的思维品质； ）（三）课堂小结【老师活动 】引导同学回忆

18、所学学问和思想方法,一起小结：1一种力（向心力）2一组公式（F nmv2/rmr2m42/T2）3一种试验方法（掌握变量法）4两种思想方法（从特别到一般、极限思想）八 、教学反思 该教学设计创建的物理情形、供应的试验方案,不仅使同学经受了建立概念、发觉规律的过程,也很 好地落实了过程目标和情感目标；详细的说,有以下几方面：1向心力是高中物理的一个难点内容,同学对于向心力始终很难懂得,在对物体进行受力分析时,往往仍外加一个向心力；为了突破重点,难点,第一、在学习次序上先讲向心加速度,用矢量推导向心加 速度这个难点,后讲向心力,通过实例给出向心力概念,再通过探究性试验给出向心力公式 F=mr2或 F=mv