向心力与向心加速度教学设计

向心力与向心加速度教学设计课题向心力与向心加速度教材版本山东科学技术出版社高中物理必修22005年8月第2版所用课时1课时教学用具透明小桶一个，茶水一杯，细线三条，一辆电动小车，两个质量相同的橡皮塞，一个橡皮球，两个质量相同的金属螺母，两根相同的笔管，向心力演示仪七台，教学课件教材分析本节课是鲁科版物理必修2第四章第二节的内容，课时是二节课，本教案设计的是关于第一课时向心力的内容。教材在本节课之前已经安排学生学习了物体做曲线运动的条件和对圆周运动的描述，而且在必修1中也学习了牛顿运动定律。本节课作为上述知识的综合应用，通过分析理解向心力的概念，掌握向心力的来源，通过实验得出向心力大小的计算公式。从物理教学的整个课程分析，本节课从动力学的角度研究匀速圆周运动，这部分知识是本章的重点和难点，也是学生学好圆周运动的关键，学好这部分知识，可以为天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动等内容的学习打好基础。学情分析学生为高一的孩子，好奇心强，具有较强的探究欲望，并且在之前的学习中有多次的小组合作探究的经验。学生已经掌握的知识包括牛顿运动定律和物体做曲线运动的条件以及描述圆周运动的物理量。学生在平常的生活中已经接触到过一些关于物体做圆周运动的例子，对圆周运动已经有了一些感性的认识。学生会从向心力三个字的字面先入为主地认为向心力是某个新的性质力。教学目标知识与技能1、理解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果命名的一种力。2、理解匀速圆周运动的向心力大小不变，方向总是指向圆心。3、知道向心力大小与那些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来计算。过程与方法1、通过设计实验探究向心力表达式的过程中，体会物理实验在处理问题中的作用。2、经历从自己提出问题到自己解决问题的过程，培养学生的问题意识及思维能力。3、经历从特殊到一般的研究过程，培养学生分析问题、解决问题的能力。情感态度与价值观1、养成合作交流的习惯，能主动与他人讨论交流，勇于发表自己的观点。2、实例、实验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边，培养学生的学习兴趣。3、在探究的过程中，让学生经历类似科学家探索物理世界的过程，体会科学探究的喜悦，领悟一定的科学精神。教学重难点重点1、理解向心力的概念。2、掌握计算向心力大小的表达式。难点理解向心力是根据力的作用效果命名的力教学思路通过“水流星”实验引出本节课学习的对象——向心力。让学生观察电动小车在水平面内做圆周运动的实验，了解向心力的方向始终指向圆心，同时指出，向心力是以力的作用效果来命名的。接下来，让学生自己动手探究，切身体会向心力的大小与哪些因素有关，以及向心力大小的表达式。教学方法体现新课程的理念，以学生的好奇心和求知欲为基础，让学生在参与科学探究的过程中，学习科学探究方法，发展自主学习与合作学习的能力。设计思想1、重视科学探究和科学方法教育物理学是科学知识科学探究与科学方法相结合的自然科学，在物理教学中应重视科学探究与科学方法。2、渗透情感，态度与价值观的教育在探究的过程中，让学生经历类似科学家探索物理世界的过程，体会科学探究的喜悦，领悟一定的科学精神。3、重视学生自主学习与合作学习的新理念体现新课程的理念，让学生在参与科学探究的过程中，发展自主学习与合作学习的能力。教学过程环节教学内容教法与学法设计意图新课引入“水流星”实验实践过程：向学生展示装有茶水的透明小桶，提问，采用什么方法能够使开口的小桶翻转过来时，桶内的水不会洒出来？鼓励学生大胆上台尝试，在实验过程中不难发现小桶在竖直面内做圆周运动的过程中，当小桶开口向下时，水不洒出。由此激发出学生的兴趣，引出本节课研究的内容“向心力”。运用演示实验的方法向学生展示“水流星”的实验发现开口的小桶在竖直面内做圆周运动过程中，小桶虽然翻转过来水却没有洒出来，从而引出新课的知识——“向心力”。通过演示实验引入课题，可以激发学生的探究欲望，使学生主动地参加到课堂的探究中，并且对概念的理解提供感性素材，帮助学生更好地建立概念和认识规律。新课教学一，掌握向心力的性质和方向演示实验1：用一根细绳，一端系一电动小车，另一端用手固定在水平桌面上。打开小车的开关，在绳子拉直前小车做直线运动，绳子拉直后小车绕着固定点做圆周运动。演示实验2：小车绕固定点做圆周运动，突然放开细绳，小车沿切线方向做直线运动。通过以下问题的引导，让学生理解向心力的概念，掌握向心力的方向1、绳子的拉力对小车有什么样的作运用演示小车被绳子拉住做圆周运动的实验给学生创造一个适应教学要求并且能够探索向心力概念的学习情境。老师利用问题的引导，让学生思考总结出向心力的方向，向心力的概念以及向心力的作用效果，从而使得学生形成较为全面的向心力的概念。物理概念是在观察、实验的基础上，运用科学的思维方法，排除非本质因素，抓住一类物理现象共同的本质属性，加以抽象和概括而成的。以实验为基础创设情境能引发学生积极主动地思考，以问题为引导的方式确立了学生在学习中的主体地位，也能够培养和训练学生的自主思考能力。教学过程新课教学用效果？2、绳子的拉力的方向有什么特点？通过以上两个问题的思考和讨论总结出：做圆周运动的物体必须受到一个始终指向圆心的等效的力的作用，这个力叫做向心力。在小车实验中，拉力就是向心力。通过对小车进行受力分析，明确向心力是一个按效果命名的力，使学生会分析向心力的来源，理解匀速圆周运动中的供需关系。通过探究以下两个问题：1、向心力方向与速度方向有何关系？2、向心力对速度产生了怎样的作用效果？得出结论：向心力只改变物体运动线速度的方向，不改变物体运动线速度的大小。总结：向心力不是特殊的力，只是按作用效果命名的，它可以由某个力或某几个力的合力来提供。受力分析时不能把向心力当作一个独立的力。二，探究确定与向心力大小有关的因素创设情境：在水平的马路上，自行车转弯时，稍一倾斜就过去了，摩托车转弯倾斜度要大一些，摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。引导学生产生疑问：向心力的大小与那些因素有关？让学生分小组讨论，做出猜想与假设，并且说清楚猜想的依据。1、向心力大小与物体转动半径有关2、向心力大小与物体的质量有关3、向心力大小与物体转动的快慢有关让学生小组合作讨论用准备的材料设计实验来验证各自猜想。实验材料：两个相同质量的橡皮塞，三个金属螺母（其中两个质量相同，另一个质量较大），三根细线（其中两根长度相同，另一根较长），两根利用学生分组探究实验的方法让学生经历“提出问题—提出猜想和假设—设计实验—实施实验—分析评估—交流”的探究过程。在实验过程中，学生通过团队合作，自主进行实验设计，亲自动手操作总结得出实验结论并对实验过程进行分析、评估和交流。老师在学生实验的过程中针对各小组产生的问题做出指导，保证学生向正确地方向探索。采用学生分组实验的方法有助于发挥学生的主动性，由于在分组实验中穿插教师的启发、引导、讲解或教师与学生，学生与学生的讨论，有利于扩大课堂内师生的信息交流。分组探究实验使学生经历类似科学家探索物理世界的过程，不仅学习了新知识，更加深了对物理规律的理解，同时也能够体会科学探究的喜悦，领悟到一定的科学思想和精神。教学过程新课教学笔管，一个橡皮球（质量比橡皮塞大）。实验过程：取一根吸管，用一根细线穿过它，一端栓金属螺母，另一端栓橡皮塞（金属螺母的质量大于橡皮塞），如下图所示。手握吸管，抡动橡皮塞，使橡皮塞做匀速圆周运动。当转速达到一定值时，螺母会处于静止状态。根据猜想不同将学生分组分三大类:1、小组的线长不同,橡皮塞和金属螺母质量相同（猜想向心力与半径有关）2、线长相同，金属螺母质量相同，分别使用橡皮塞和橡皮球。（猜想向心力与质量有关）3、线长相同，橡皮塞质量相同，分别使用质量不同的两个金属螺母。（猜想向心力与物体转动快慢有关）请各小组派代表汇报实验现象，不同小组对比分析，最终得出结论总结归纳：向心力的大小与小球质量、转动半径、转动快慢（v、ω、T、f、n）有关。三，探究确定向心力大小计算公式利用向心力演示仪研究向心力与m、r、之间的定量关系。1、设计实验教师通过演示向学生介绍向心力演示仪的使用方法并通过问题的形式引导学生进行实验设计。通过学生分组探究实验的方法，使用向心力演示仪，使学生明确向心力与质量，半径和角速度之间的定量关系。明确实验需要探究的问题和实验的方法，让学生自己开动脑筋进行猜想与探究性实验不仅能很好地锻炼学生的动手能力，而且还能进一步培养学生归纳、概括、交流的能力以及团队合作精神。教学过程新课教学老师引导学生思考，得出用控制变量法来做实验。并让学生小组讨论，设计实验方案，并对自己的设计结果进行猜想。2、学生实验：实验过程中，教师对学生在操作过程中出现的问题进行适当的指导。3、汇报成果：每组学生推选一个代表配合实验仪器汇报实验成果，并填写表格4、教师总结：向心力的大小与质量、半径、角速度的平方乘正比。通过研究得出：F＝mr2。利用v=r可得：rvmF2假设，制定计划与设计实验，进行实验和收集数据，分析论证，对实验结果进行评估，进而得出结论并与同学交流。练习反馈例1：关于向心力说法中正确的是（）A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；B、向心力不改变速度的大小；C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力例2：甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（）A.1∶4B.2∶3C.4∶9D.9∶16例3：把一个小球放在漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，小球的向心力是什么力提供的？课程小结引导学生总结本节课内容：向心力：1、定义2、方向3、大小4、特点5、作用效果课外作业复习本节课知识、探究火车转弯时受到的向心力P72，第三题、第四题板书设计第四章第二节向心力一、定义做圆周运动的物体会受到一个始终指向圆心的等效的力的作用，这个力叫做向心力。二、方向始终指向圆心三、大小四、特点1.向心力是变力（方向时刻变化）2.向心力是一个效果力五、作用效果只改变运动（速度）方向，不改变运动（速度）大小。