PAGE6PAGE《向心力》教學設計【設計思想】

倡導教學改革，踐行“自主互助，合作探究”。學習以人為本，學生是學習的主體，在課堂教學中應該讓學生合作探究解決問題，以體現學生的主體性。

【教學目標】1．知識與技能

（1）知道什么是向心力，理解它是一種效果力。

（2）理解向心力公式的確切含義，并能用來進行簡單的計算。

（3）知道變速圓周運動中向心力是合外力的一個分力，知道合外力的作用效果。

2．過程與方法

（1）通過對向心力概念的探究體驗，讓學生理解其概念。并掌握處理問題的一般方法：提出問題，分析問題，解決問題。

（2）在驗證向心力的表達式的過程中，體會控制變量法在解決問題中的作用。

（3）經歷從勻速圓周運動到變速圓周運動再到一般曲線運動的研究過程，讓學生領會解決問題從特殊到一般的思維方法。并學會用運動和力的觀點分析、解決問題。

3．情感態(tài)度與價值觀

（1）經歷從自己提出問題到自己解決問題的過程，培養(yǎng)學生的問題意識及思維能力。

（2）經歷從特殊到一般的研究過程，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。

（3）實例、實驗緊密聯系生活，拉近科學與學生的距離，使學生感到科學就在身邊，調動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生的學習興趣。

【重點難點】

1．教學重點

（1）理解向心力的概念和公式的建立。

（2）理解向心力的公式，并能用來進行計算。

（3）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。

2．教學難點

（1）向心力的來源。

（2）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。

【教學策略與手段】

本節(jié)課設計成了探究性學習課，即在通過創(chuàng)設情景，讓學生自己通過親自動手，合作探究解決問題，通過教師的引導下，小組的討論，自評和互評來不斷完善，解決問題。教師在教學中通過具體的實例、實驗，激發(fā)學生的求知欲望，讓學生主動參與到探究的過程，體現學生的主體地位，使學生積極主動地獲取知識和能力。

本節(jié)首先通過雙人花樣滑冰的美妙視頻和鏈球運動比賽的過程兩個實例，引導學生探究圓周運動的動力學問題問題，激發(fā)他們求知探索的欲望，更易引起學習的興趣。然后學生親身進行“做一做”實驗探究來感受向心力。當學生對向心力的概念有了一定的認識后，就進一步提出向心力的大小與哪些因素有關呢？可以先讓學生根據前述實驗做出猜想，然后再運用牛頓第二定律，給出向心力的表達式，再通過圓錐擺的實驗進行粗略驗證，使理論分析更具有說服力。

【課前準備】

1．實驗儀器：單擺球、鐵架臺、米尺、秒表。

2．動畫及視頻：雙人花樣滑冰，鏈球運動的視頻及圖片。

3．制作ppt。

【教學過程】

一、向心力概念的引出

師：我們先看幾個做圓周運動的例子，思考這樣一個問題：這些做圓周運動的物體為什么不會飛出去，而是老老實實地繞著一個中心點做圓周運動？

播放視頻：

生：受到了拉力的作用，

師：對，物體只所以做圓周運動，肯定與它的受力情況有關。先來回顧下前面的知識點：1、如何理解勻速圓周運動是一種變速運動？2、勻速圓周運動向心加速度是如何定義的？其表達式是什么？其物理意義是什么？[學生活動]：對以上做圓周運動的物體受力分析

師：1.分析物體受哪些力的作用？

2.這幾個力的合力是什么？沿什么方向？這個合力起什么作用？分組討論，找到正確答案。

師：我們把這樣的力叫做向心力。

板書

向心力：做圓周運動的物體所需的指向圓心的力，符號：Fn

二、感受向心力大小可能與那些因素有關

師：向心力的大小與那些因素有關呢？利用手中的實驗儀器，做一下課本P25頁的“做一做”，討論向心力的大小可能與哪些因素有關？

[學生活動]：

使單擺球做圓周運動（如圖）．依次改變轉動的角速度、半徑和小物體的質量．討論完成課本上的問題：體會向心力大小的因素。三、向心力大小表達式：1、牛頓第二定律在曲線運動中仍成立。

根據牛二律可以得到2、性質：

師：向心力是恒力嗎？向心力是實際存在的力嗎？總結：向心力是變力，方向時刻變化。向心力是實際不存在，是效果力。四、用實驗驗證理論──用向心力演示儀驗證向心力表達式目的：

①分析圓錐擺中向心力的來源②用圓錐擺實驗可以粗略去驗證向心力表達式

1、建立物理模型（如圖所示）

思考與討論：如圖所示，做勻速圓周運動的小球受到哪些力的作用？合力產生了怎樣的加速度？

②能否在實驗室里粗略計算此勻速圓周運動中的向心力大??？

分析：

①這里的受力分析結合前面落實：向心力不是一種新的力，它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質的力，也可以是這些性質力的合力，也可以是這些性質力的一個分力。

②在“實驗室里如何計算向心力的大小”這里，引導學生可以設計其他方法去測。

師：我們課本上就是利用圓錐擺中可以用其他方法測向心力來粗略驗證向心力的表達式的，同學們課后有興趣完全可以自己去做一下。2、閱讀課本P23頁實驗部分，討論解決下列問題：（1）、實驗的基本原理？（2）、實驗需要的器材？（3）、實驗需要測量的數據有哪些？如何測量？3、動手實驗，按照表格進行數據處理。

實驗次數運動角度求向心力Fn受力角度求合力F合半徑r/m轉__圈時間t/s線速度v/m·s-1向心力Fn/N高度h/m正切值tanθ合力F合/N1

2

3

根據實驗表格數據，討論實驗的結論：在誤差允許的范圍內，合外力提供了物體做圓周運動的向心力五、回顧兩個視頻中，做圓周運動的人和物體的員的鏈球運動落實：物體做勻速圓周運動和變速圓周運動的條件及向心力和切向力的作用效果和特點

1、對視頻中做圓周運動的人和物體進行受力分析，說明各個力產生了怎樣的加速度，并進一步引導向心力的來源。

分析圖1落實：

①向心力和切向力的作用效果。

②什么情況下物體做勻速圓周運動，什么情況下做變速圓周運動。

師：哪個力提供向心力？

有向心力就向心加速度，上節(jié)課我們學習的向心力可以改變什么？

引導得到向心力的作用效果：只改變速度的方向。

師：切線方向上的重力會對物產生怎么樣的影響？

引導學生得到切向力改變了速度的大小。

2、總結什么情況下，物體做勻速圓周運動，什么情況是做變速圓周運動

勻速圓周運動：只有向心加速度時。

變速圓周運動：同時具有向心加速度和切向加速度時。

3、分析圖2、圖3，讓學生獲得在不同情況下如何分析向心力和切線力的來源

4、讓學生觀察和自己動手體驗變速圓周運動從而得到變速圓周運動物體受力情況。

再次問學生：向心力是否一定是合力？

生：不一定

（七）讓學生知道研究一般曲線運動的方法：曲線→小段圓弧→圓周運動，即利用微元法將曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看做一小段圓弧，然后進行研究。

六、隨堂檢測：1、關于向心力說法中正確的是（）A、物體由于做圓周運動而產生的力叫向心力；B、向心力不改變速度的大?。籆、做勻速圓周運動的的物體所受向心力是不變的；D、向心力是除物體所受重力、彈力以及摩擦力以外的一種新的力2、用細線拴住一球做勻速圓周運動，下列說法中正確的是（）A.在線速度一定情況下，線越長越易斷B.在線速度一定情況下，線越短越易斷C.在角速度一定情況下，線越長越易斷D.在角速度一定情況下，線越短越易斷3、在光滑的橫桿上穿著兩質量不同的兩個小球，小球用細線連接起來，當轉臺勻速轉動時，下列說法正確的是()A．兩小球速率必相等B．兩小球角速度必相等C．兩小球加速度必相等D．兩小球到轉軸距離與其質量成反比4、甲乙兩物體都做勻速圓周運動,其質量之比為1∶2,轉動半徑之比為1∶2,在相同時間內甲轉過4周，乙轉過3周.則它們的向心力之比為（）A.1∶4B.2∶3C.4∶9 D.9∶165、如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉動，小橡皮塊緊帖在圓筒內壁上，它與圓筒的摩擦因數為μ，現要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）七、課堂小結

課堂的最后將學生的問題歸類：說到底我們研究了向心力的大小，方向，作用效果，來源。八、板書設計

【學情分析】

學生通過前面的學習，理解了質量、力與加速度的關系，了解了描述圓周運動的各個物理量及其關系，認識了勻速圓周運動指向圓心的向心加速度，并且學生已經經歷了同學之間相互協作、相互討論、相互交流及最后的成果展示的學習過程，具備了處理問題的一般思路方法：提出問題—分析問題—解決問題。1.

知識儲備情況：

（1）

學生熟練掌握了受力分析的方法，能獨立完成對物體的受力分析；

（2）

已經學習過向心加速度的內容，知道向心加速度的表達式，方向；

（3）

已經學習過牛頓第二定律，知道合力和加速度的關系。

2.

學習中的自我監(jiān)控：

（1）

學會觀察，從看到的現象中找到隱藏的規(guī)律；

（2）

能獨立完成學案內容，結合觀察到的現象得出自己對指“向圓心的合力的理解”，并敢于發(fā)表自己的看法；

（3）

懂得互助合作，且積極參與小組討論。但由于錯誤的經驗或者說是思維定勢，學生往往認為向心力是一種新的力，因此“向心力不是一種新的力，而是根據作用效果命名的力”（即向心力的來源）對學生來說，將是個難點。

效果分析：本節(jié)課在“自主互助、合作探究”的理念下展開，通過“導學案”的引領，啟發(fā)引導學生思維、通過學生合作探究，小組討論交流，發(fā)揮了團隊的力量，集體的智慧，在合作探究的學習過程中既學到豐富的知識，又收獲了濃厚的友誼。上完這節(jié)課后，從整個課堂活動中看，學生很喜歡老師多舉一些生活的實例，能大膽發(fā)言。比如通過視頻情景設疑導入新課，強烈的激發(fā)學生好奇心和探索欲望，使得課堂氣氛活躍非常好；學生合作討論探究時，他們都很活躍，各抒己見。在課堂中，學生實驗探究活動比較多，所以他們的積極性很高，每個學生都在“玩”那個帶繩子的小球。就這樣，這節(jié)課就在學生的合作探究活動中結束了，學生通過親自動手，親身感受，在這“玩”當中獲得了成功的愉悅，這種充分發(fā)揮學生的主體地位和以學生為主的探究實驗課，比老師講和做好得多，達到了事半功倍的效果！總之，本節(jié)課完成了學習目標，將新知識的傳授巧妙的融入到“玩”中去，寓教于樂，效果顯著?！窘滩姆治觥?/p>

《向心力》這一節(jié)是普通高中課程標準試驗教科書必修2第五章曲線運動的重點、難點，具有承前啟后的作用。它既是本章知識的一個拐點，又是本章內容拓展的重要基礎；通過學習，既能使學生從對圓周運動的表面認識上升到理論分析，又能讓學生從生活中的圓周運動分析提高到對天體運動及帶電粒子在電磁場中的運動的分析及推演。同時，《向心力》一節(jié)能夠充分體現力和運動的在物理學中的重要性，是運動與力關系學習的好素材。教材的編排思路很清晰，先是從身邊的事例出發(fā)，讓學生體驗到做圓周運動的物體需要有一個指向圓心的力，從而引出向心力的概念。由于上一節(jié)中，已經從一般性的結論入手，利用矢量運算，在普遍情況下得出做勻速圓周運動的物體的加速度方向指向圓心的結論，進一步得到了向心加速度的大小。于是根據牛頓第二定律，就可以得到做勻速圓周運動的物體受到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向。

接著，教材為了讓學生對向心力有一個感性的認識，設計了“實驗”欄目──“用圓錐擺驗證向心力的表達式。實際上，這個實驗除了要驗證向心力表達式之外，另外一個目的就是可以讓學生體驗到“向心力不是一個新的力，而是一個效果力”，也即讓學生初步學會分析向心力的來源。

與過去不同的是，本節(jié)中又討論了變速圓周運動和一般的曲線運動。這樣安排的目的是從生活實際出發(fā)，在更廣闊的背景下讓學生認識到什么情況下物體將做勻速圓周運動，什么情況下會做變速圓周運動。以及知道如何處理一般曲線運動的方法。

【評測練習】1．關于向心力，下列說法正確的是()A．向心力是一種效果力B．向心力是一種具有某種性質的力C．向心力既可以改變線速度的方向，又可以改變線速度的大小D．向心力只改變線速度的方向，不改變線速度的大小2．關于向心力的說法正確的是()A．物體由于做圓周運動而產生向心力B．向心力不改變物體做圓周運動的速度大小C．做勻速圓周運動的物體向心力是不變的D．只要物體做圓周運動，它的合力一定指向圓心3.如圖所示，小物體A與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一起做勻速圓周運動，則()A．A受重力、支持力，兩者的合力提供向心力B．A受重力、支持力和指向圓心的摩擦力，摩擦力充當向心力C．A受重力、支持力、向心力、摩擦力D．以上均不正確 4．甲、乙兩個物體都做勻速圓周運動，其質量之比為1∶2，轉動半徑之比為1∶2，在相同的時間里甲轉過60°，乙轉過45°，則它們的向心力之比為()A．1∶4B．2∶3C．4∶9D．9∶165．我們經常在電視中看到男、女花樣滑冰運動員手拉手在冰面上旋轉并表演各種優(yōu)美的動作．現有甲、乙兩名花樣滑冰運動員，M甲＝80kg，M乙＝40kg，他們面對面拉著彈簧測力計各自以他們連線上某一點為圓心做勻速圓周運動，若兩人相距0.9m，彈簧測力計的示數為600N，則()A．兩人的線速度相同，為0.4m/sB．兩人的角速度相同，為5.0rad/sC．兩人的運動半徑相同，都是0.45mD．兩人的運動半徑不同，甲的半徑是0.3m、乙的半徑是0.6m6．如圖所示，在雙人花樣滑冰運動中，有時會看到被男運動員拉著的女運動員離開地面在空中做圓錐運動的精彩場面，目測體重為G的女運動員做圓錐擺運動時和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算知該女運動員()A．受到的拉力為eq\r(3)GB．受到的拉力為2GC．向心加速度為3gD．向心加速度為2g7.如圖，一內壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面并固定不動，有兩個質量相同的小球A和B緊貼著內壁分別在圖中的水平面內做勻速圓周運動。則下列說法正確的是（）A．球A的線速度必定大于球B的線速度B．球A的角速度必定小于球B的角速度C．球A的運動周期必定小于球B的運動周期D．球A對筒壁的壓力必定大于球B對筒壁的壓力8．如圖所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸OO′轉動，筒內壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為R和H，筒內壁A點的高度為筒高的一半．內壁上有一質量為m的小物塊．求：(1)當筒不轉動時，物塊靜止在筒壁A點受到的摩擦力和支持力的大??；(2)當物塊在A點隨筒做勻速轉動，且其所受到的摩擦力為零時，筒轉動的角速度．9.長為L的細線，拴一質量為m的小球，一端固定于O點．讓其在水平面內做勻速圓周運動(這種運動通常稱為圓錐擺運動)，如圖求擺線L與豎直方向的夾角為α時：(1)線的拉力F；(2)小球運動的線速度的大??；