匀速圆周运动的向心力与向心加速度之实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 说课课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

实验说课探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系目录CONTENTS01教学分析02实验器材03实验设计创新点04实验原理05实验教学目标06实验教学内容07实验教学过程08实验效果评价一教学分析教

材来源于教科版高中物理必修二、第二章第二节匀速圆周运动的向心力和向心加速度选题背景常规实验只能定性或者半定量探究向心力与半径、角速度、质量的关系，如何定量研究？教学分析二实验器材实验器材传统实验器材数字一体化实验器材无线向心力实验器主体T型把手人字形底座光电门传感器力传感器三实验设计创新点1.装置上的改进：2.技术上的改进：实验设计创新点3.数据处理上的创新：实验中采用了光电门传感器、力传感器、数据采集器等电子化仪器来收集大量数据，提高测量精度通过计算机以及高中科学实验系统V1.0软件实时展示测量结果，定量探究向心力的公式F=mω2r。四实验原理实验原理力传感器:横杆所受拉力大小通过力传感器实时显示。横杆对重物的拉力F提供向心力原

理

图✦改变重物来改变质量m；✦改变重物重心到圆心O的距离来改变r；✦转动时角速度ω会从大到小减小；✦力传感器测得其向心力F的变化。五实验教学目标实验教学目标✦通过对向心力的研究，深化理解向心力知识；✦通过发现问题、设计方案、改进装置、进行实验、合作交流，培养学生科学探究和创新意识；✦通过数字化实验，了解现代实验技术和手段，提高学生科学素养。（一）课程标准内容要求通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。（二）核心素养目标（三）实验教学重难点✦教学重点：培养学生实验动手能力，形成科学思维与探究能力。✦教学难点：引导学生设计并改进实验，定量研究向心力与三者的关系。六实验教学内容实验教学内容（一）趣味演示实验:

利用小球提矿泉水瓶，引导学生感受向心力的魅力（二）学生体验教材第35页上实验探究（控制变量法）：

半定量研究向心力与三者之间的关系（三）数字化实验：学生分组定量探究向心力F与三者之间的关系▲（1）实验器材及实验环境搭建（2）实验操作

（3）实验注意事项（4）验证向心力公式七实验教学过程实验教学过程（一）趣味演示实验（发现问题，激发学习兴趣）实验:利用小球提矿泉水瓶长1m的细绳，一端接球（铁球/塑料球），中间穿过中性笔笔筒，另一端接一瓶矿泉水。实验效果：做圆周运动的小球，满足一定条件时，可以拉起比自己重几十倍的水。

——感受向心力实验教学过程（二）控制变量法：半定量研究向心力与三者关系实验:学生按照教材第35页上步骤，采用控制变量法进行分组实验探究。该装置缺点：一是不易操作，读数不稳定；二是该实验的数据组数较少，且不能定量得出向心力公式。实验教学过程（三）数字化实验：定量探究向心力与三者关系（1）实验器材及实验环境搭建实验教学过程（三）数字化实验：定量探究向心力与三者关系（2）实验操作探究一：控制m、r不变，探究F的大小与ω的关系F-ω图像F-ω²图像结论：F的大小与ω²成正比实验教学过程（三）数字化实验：定量探究向心力与三者关系（2）实验操作探究二：控制m、ω不变，探究F的大小与r的关系

次数半径r/m质量m/kg力F/N10.060.051.5720.080.052.0130.100.052.4040.120.052.76实验数据F-r图像结论：F的大小与r成正比实验教学过程（三）数字化实验：定量探究向心力与三者关系（2）实验操作探究三：控制ω、r不变，探究F的大小与m的关系次数半径r/m质量m/kg力F/N10.100.052.2820.100.031.5430.100.021.14实验数据F-m图像结论：F的大小与m成正比实验教学过程（三）数字化实验：定量探究向心力与三者关系实验规律：做匀速圆周运动所需向心力的大小，跟转动半径r成正比，跟角速度的平方成正比，跟物体的质量m成正比，即F∝ｍω²r。（3）验证向心力公式取ω值及对应实时测量的F的实验数值；将ω、r、m值带入公式计算出理论值。误差范围内，实验值与理论值近似相等。即F=ｍω²r。实验结论：在误差允许范围内，向心力F=ｍω²r。八实验效果评价实验效果评价

（1）无线向心力实验器测量精度高，操作方便，可以让学生定量探究向心力的大小与物体的质量、角速度和半径的关系。

（2）数据处理借助实验系统软件，提高实验数据的可靠性的同时，大幅度提高实验教学效率。

（3