2024-2025学年新教材高中物理 第3章 圆周运动 第2节 科学探究：向心力教学实录 鲁科版必修第二册

2024-2025学年新教材高中物理第3章圆周运动第2节科学探究：向心力教学实录鲁科版必修第二册课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析2024-2025学年新教材高中物理第3章圆周运动第2节科学探究：向心力教学实录鲁科版必修第二册。本节课以圆周运动中向心力的概念和性质为核心，通过实验和理论分析，帮助学生理解向心力的产生和作用，培养学生科学探究和实验操作能力。内容与课本紧密联系，符合教学实际，实用性强。二、核心素养目标培养学生对物理现象的观察和实验探究能力，提升科学思维和科学探究素养。通过向心力概念的学习，强化学生对物理规律的理解和运用，提高学生分析问题和解决问题的能力。同时，培养学生严谨的科学态度和团队合作精神。三、教学难点与重点1.教学重点

-向心力概念的理解：强调向心力是维持物体做圆周运动所需的力，其方向始终指向圆心。

-向心力的计算：重点讲解向心力公式F=mv²/r的应用，包括速度、半径和质量的变化对向心力的影响。

-向心力与重力的关系：分析在竖直平面内做匀速圆周运动时，向心力与重力的相互作用。

2.教学难点

-向心力的方向：学生难以理解向心力方向总是指向圆心的抽象概念，可以通过实验演示（如旋转小车模型）帮助学生直观理解。

-向心加速度的物理意义：向心加速度是向心力的效果，学生需要理解其大小与速度平方成正比，与半径成反比。

-力与运动的关系：理解向心力虽然改变物体的运动方向但不改变速度大小，学生可能难以接受这种非直观的力效应，需通过实例分析加强理解。四、教学方法与策略1.采用讲授法结合实验演示，讲解向心力的概念和计算方法。

2.通过小组讨论，引导学生分析向心力在实际问题中的应用。

3.使用多媒体教学，展示圆周运动的动画和模拟实验，帮助学生直观理解向心力的产生和作用。

4.设计实验活动，让学生亲自动手验证向心力与物体运动的关系。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：发布预习任务，设计预习问题，监控预习进度。

学生活动：自主阅读预习资料，思考预习问题，提交预习成果。

具体分析：通过预习资料，学生提前了解向心力概念，预习问题如“什么是向心力？向心力是如何产生的？”引导学生思考。教师通过平台监控，确保学生预习到位。

举例：学生通过观看向心力动画视频，理解向心力方向始终指向圆心的特性。

2.课中强化技能

教师活动：导入新课，讲解知识点，组织课堂活动，解答疑问。

学生活动：听讲并思考，参与课堂活动，提问与讨论。

具体分析：导入环节，教师通过实际生活中的圆周运动案例引入新课，如汽车转弯时的离心现象。讲解知识点时，重点讲解向心力公式及其应用，如卫星绕地球运动。课堂活动如小组实验，验证向心力大小与速度、半径的关系。

举例：学生在小组实验中，通过测量不同速度下物体在圆盘上运动的半径，验证向心力公式。

3.课后拓展应用

教师活动：布置作业，提供拓展资源，反馈作业情况。

学生活动：完成作业，拓展学习，反思总结。

具体分析：作业设计为计算题，要求学生运用向心力公式解决实际问题。拓展资源包括与向心力相关的物理现象解释视频和科普文章。教师通过批改作业，了解学生学习情况，并提供个性化指导。

举例：学生在作业中遇到如何计算地球表面物体受到的向心力问题，通过拓展资源学习，学生能够运用所学知识进行计算。六、教学资源拓展1.拓展资源

-向心力在科技中的应用：介绍向心力在航天、汽车、运动器材等领域的应用实例，如卫星轨道、汽车转弯设计、自行车运动等。

-向心力与圆周运动的关系：提供关于圆周运动的理论知识，包括角速度、线速度、周期、频率等概念，以及它们与向心力的关系。

-向心力计算的实际应用：展示向心力计算在工程和物理实验中的具体应用，如计算旋转机械的负载、设计圆周运动的实验装置等。

-向心力与物理定律的结合：探讨向心力与牛顿运动定律、万有引力定律的结合，分析物体在非均匀圆周运动中的受力情况。

-向心力在生活中的体现：列举日常生活中的圆周运动实例，如旋转门、旋转木马、陀螺等，以及它们与向心力的关系。

2.拓展建议

-阅读相关书籍：推荐学生阅读《物理学原理》等经典物理书籍，深入了解向心力的理论背景和应用。

-观看科普视频：推荐学生观看关于圆周运动和向心力的科普视频，如《宇宙中的圆周运动》、《生活中的物理现象》等。

-参与实验项目：鼓励学生参与学校的物理实验项目，如设计并实施验证向心力公式的实验，提高学生的实践能力。

-进行小组研究：组织学生进行小组研究，探讨向心力在不同领域的应用，如航天工程、汽车设计等，培养学生的团队协作能力。

-制作学习资料：指导学生制作向心力相关的学习资料，如思维导图、实验报告、项目报告等，帮助学生巩固知识。

-参加学术竞赛：鼓励学生参加物理学科竞赛，如物理奥林匹克竞赛、科学创新竞赛等，提升学生的物理素养和创新能力。

-撰写研究报告：指导学生撰写关于向心力应用的研究报告，如分析向心力在特定领域中的应用效果，提高学生的科研能力。

-开展课外阅读：推荐学生阅读与向心力相关的科普文章，如《科学美国人》上的相关文章，拓宽学生的知识面。

-组织讲座和研讨会：邀请物理领域的专家进行讲座，分享向心力在科学研究中的应用经验，激发学生的学习兴趣。

-利用虚拟实验室：利用虚拟实验室软件，让学生在虚拟环境中进行向心力实验，提高学生的实验操作技能和数据分析能力。七、课后作业1.实验题

设一个物体在水平面内做匀速圆周运动，半径为0.5米，速度为2米/秒。求：

（1）物体受到的向心力是多少？

（2）如果物体的质量是0.1千克，求向心力对物体产生的向心加速度是多少？

答案：

（1）向心力F=mv²/r=(0.1kg)*(2m/s)²/0.5m=0.8N

（2）向心加速度a=v²/r=(2m/s)²/0.5m=8m/s²

2.应用题

一辆汽车以60km/h的速度在圆形轨道上行驶，轨道半径为100米。求：

（1）汽车在轨道上行驶时的向心力是多少？

（2）如果汽车的质量是1200千克，求向心力对汽车产生的向心加速度是多少？

答案：

（1）向心力F=mv²/r=(1200kg)*(60km/h*1000m/km)²/(100m)=3.6×10^5N

（2）向心加速度a=v²/r=(60km/h*1000m/km)²/(100m)=360m/s²

3.综合题

一颗人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为地球半径的7倍，地球半径为6400千米。已知地球表面的重力加速度为9.8m/s²。求：

（1）卫星在轨道上的向心力是多少？

（2）卫星的线速度是多少？

答案：

（1）向心力F=mv²/r=(m*9.8m/s²*7^2)/6400km=0.49m/s²*m

（2）线速度v=√(GM/r)=√(9.8m/s²*6400km)=7.9km/s

4.变式题

一物体在水平面内做匀速圆周运动，半径为0.4米，速度为4米/秒。若物体的质量变为原来的两倍，而其他条件不变，求：

（1）新的向心力是多少？

（2）新的向心加速度是多少？

答案：

（1）新的向心力F=(2m)*v²/r=2*(0.4m)*(4m/s)²=1.6N

（2）新的向心加速度a=v²/r=(4m/s)²/0.4m=20m/s²

5.综合应用题

一辆火车以80km/h的速度通过一个半径为200米的转弯道。假设火车质量为500吨，求：

（1）火车在转弯道上的向心力是多少？

（2）若转弯道对火车的支持力与水平面成30度角，求支持力的大小和火车所受的摩擦力。

答案：

（1）向心力F=mv²/r=(500×10^3kg)*(80km/h*1000m/km)²/(200m)=1.6×10^6N

（2）支持力F_N=F*cos(30°)=1.6×10^6N*cos(30°)=1.4×10^6N

摩擦力F_f=F*sin(30°)=1.6×10^6N*sin(30°)=8×10^5N八、课堂1.课堂评价

课堂评价是教学过程中不可或缺的一部分，它有助于教师了解学生的学习情况，及时调整教学策略，同时也能激发学生的学习兴趣和积极性。

-提问评价：教师通过提问来检查学生对向心力概念的理解程度。例如，提问“向心力是什么？它在圆周运动中起什么作用？”通过学生的回答，教师可以评估学生对基础知识的掌握情况。

-观察评价：教师通过观察学生在课堂活动中的表现，如实验操作、小组讨论等，来评估学生的参与度和合作能力。例如，观察学生在实验中是否能够正确操作仪器，是否能够与组员有效沟通。

-测试评价：定期进行小测验或课堂练习，以评估学生对向心力计算和应用的理解。例如，可以设计一些选择题或填空题，让学生在规定时间内完成。

-反馈评价：对于学生的回答和表现，教师应给予及时的反馈。正面反馈可以增强学生的自信心，负面反馈则应鼓励学生改进，而不是打击他们的学习积极性。

-互动评价：鼓励学生之间的互动，通过小组讨论和合作学习来评价学生的交流能力和团队协作能力。例如，教师可以提出一个开放性问题，让学生在小组内讨论并共同解答。

举例说明：

-在讲解向心力公式时，教师可以通过提问“如果速度加倍，向心力会变成多少？”来检查学生对公式变动的理解。

-在实验环节，教师可以观察学生是否能够正确理解实验步骤，是否能够独立完成实验操作。

-通过课堂练习，教师可以收集学生的答案，了解他们对向心力计算的应用是否熟练。

-对于学生的回答，教师可以给予如“很好，你的理解很到位”或“这个思路很有创意，我们可以进一步探讨”等反馈。

2.作业评价

作业是巩固课堂知识的重要手段，作业评价有助于教师了解学生对知识的掌握程度，以及他们在解决问题时的思维过程。

-批改作业：教师应认真批改学生的作业，确保每个学生都能得到个性化的反馈。

-点评作业：在作业批改中，教师不仅指出错误，还要分析错误原因，并提供改正建议。

-及时反馈：作业批改后，教师应及时将批改结果和反馈信息传达给学生，以便他们能够及时了解自己的学习情况并加以改进。

-鼓励学生：在作业评价中，教师应鼓励学生继续努力，对于做得好的部分给予肯定，对于有进步的地方给予表扬。

举例说明：

-在批改关于向心力计算的作业时，教师可以指出学生在应用公式时犯的错误，并解释正确的计算过程。

-对于在作业中提出独特解题思路的学生，教师可以在课堂上分享他们的方法，并鼓励其他学生学习和借鉴。

-通过作业反馈，教师可以帮助学生认识到自己在向心力概念理解上的不足，并提供相应的学习资源。反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验教学结合：在讲解向心力时，我特别强调了实验的重要性，通过实际操作让学生直观感受到向心力的存在和作用。比如，我们做了一个小车在圆盘上旋转的实验，让学生看到向心力是如何影响物体的运动。

2.多媒体辅助教学：我利用多媒体课件和动画，将抽象的物理概念可视化，帮助学生更好地理解向心力的概念和计算方法。比如，通过动画展示卫星绕地球运动的轨迹，让学生直观看到向心力的方向。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对向心力概念的理解不够深入：虽然我在课堂上多次强调了向心力始终指向圆心的特性，但部分学生还是难以完全理解这一概念。

2.课堂互动不足：在小组讨论环节，我发现有些学生参与度不高，可能是由于他们对物理学科的兴趣不足或者缺乏自信。

3.作业反馈不够及时：由于工作量较大，我有时不能及时批改和反馈学生的作业，这可能会影响学生的学习效果。

反思改进措施（三）

1.深化概念讲解：针对学生对向心力概念理解不够深入的问题，我计划在课堂上增加一些实例分析，如通过生活中的实例来讲解向心力的应用，帮助学生更好地理解。

2.丰富课堂互动：为了提高学生的参与度，我打算在课堂上设计更多互动环节，如小组竞赛、角色扮演等，激发学生的学习兴趣和积极性。

3.加强作业反馈：我会尽量在课后及时批改作业，并对学生的错误进行详细分析，给出针对性的建议，帮助学生及时纠正错误，提高学习效果。

此外，我还计划在接下来的教学中，更多地关注学生的个体差异，针对不同学生的学习情况，提供个性化的指导。比如，对于基础薄弱的学生，我会提供额外的辅导和练习；对于学习优秀的学生，我会布置一些更具挑战性的任务，以促进他们的进一步发展。通过这些措施，我相信能够提高学生的学习成绩和综合素质。板书设计①