2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度公开课教案

第二节：匀速圆周运动的向心力和向心加速度（教学设计）

教材分析：

《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》是教科版必修2第二章第二节的内容，本节是在学习《圆周运动》后进一步从力的角度深入分析物体做匀速圆周运动的原因。它是受力分析及牛顿第二定律在圆周运动中的进一步应用，是为解决生活中圆周运动问题及后面万有引力定律这章做准备，这节的向心力是一个不易理解的新概念，教材在编排上先学向心力再借助牛顿第二定律学向心加速度。本节内容也是本章匀速圆周运动的重点，在内容分两课时来讲，第一课时先学习向心力。这一课时中，向心力概念的得出和向心力大小探究是重点，影响向心力大小及表达式的探究也是本节课的难点。

设计思路：

本节课总体设计是：向学生展示在美好新时代中国铁路事业发展取得了举世瞩目的成就，然后就火车脱轨问题切入，科学合理地提出实际问题，通过建构物理模型（匀速圆周运动），引导学生观察、讨论和分析，本着运用高中物理知识进行科学思维，学会解决实际问题进而学会了向心力，使学生得到充分的观察分析、科学思维、正确引导、积极交流和学以致用，抓住知识的关联性使得学生头脑中前知识充分地迁移转化、刺激生成及理解运用。

火车脱轨原因及课堂学习感触反馈（学生反馈）

科学思维、学以致用

定量探究向心力大小（公式表达）

控制变量、科学探究

实验演示圆周运动（向心力演示仪）

定性探究影响向心力的物理量

弯道脱轨现象车（车轮铁轨）分析

合外力与向心力关系

类比模拟物理情景（小球做匀速圆周运动及脱轨展示）

建构物理模型，引出向心力概念

火车脱轨、专家理论

责任担当

展示新时代中国铁路事业发展取得的成就

社会意识、

设计流程：

教学目标：

（1）通过建构模型分析交流知道什么是向心力,理解它是一种效果力

。

（2）科学探究得出并理解向心力公式, 并体会实验探究过程和方法

（3）通过探究活动 , 使学生学会建构物理模型，提高科学探究能力培养科学探究意识、

重点难点：

教学重点：理解向心力的概念、公式的建立经历科学探究过程，

教学难点：学会建构物理模型，探究向心力公式。

教学过程：共四部分

第一部分：感性情景、社会责任、初识向心力

【展示】新时代中国铁路建设的成就（图展示）

学生：观看

教师：从新时代国家制造业介绍我国铁路事业取得的成就，提出火车脱轨问题。（激发学生社会意识）

【视频播放】新闻报道火车脱轨视频

提出问题：在哪脱轨？脱轨原因？

学生：认真观看

教师：提问（观看完毕）

学生回答：弯道；高速

教师：展示铁路专家（曾庆元院士）对火车脱轨问题的理论研究（激发学生科学意识和社会责任意识）

教师：提问学生感想

学生：回答

引出本节课题：【板书】匀速圆周运动的向心力

师生交流互动：建构物理模型——（匀速圆周运动模型）

【实验演示】用自作的实验教具进行情景转化，演示正常过弯道和弯道处脱轨现象。（建构物理模型、情景迁移）

学生：小组实验体验并探究钢球匀速圆周运动时细线的拉力大小及特点

教师：提问学生探究结果，引出向心力概念

【板书】一、向心力：

物体做匀速圆周运动时所受合外力始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫向心力。

【展示】弯道、车轮结构

学生：小组交流讨论（火车车轮结构、弯道处车轮受力及运动）

教师：提问学生小组讨论结果（关于火车在弯道处什么力提供了向心力和所需向心力大小与车运动快慢的关系）

定性得出：所提供的向心力小于车在弯道所需向心力时—（脱轨）

【板书】所供向心力

所需向心力

【交流互动】

【板书】

1.合外力提供向心力，不是物体受到的力。

2.方向始终指向圆心且与速度方向垂直。

3.是一种效果力。

过渡：所需向心力大小如何来确定呢？给同学们一个已知的圆周运动（用演示仪）

教师：演示

学生：观察后交流讨论

教师：提问影响向心力大小因素是什么呢？

学生：回答

得出影响向心力大小的物理量：

【实验探究】向心力力大小

【活动】教师：操作

学生：观察记录

交流讨论

得出结论

实验探究：

1.

r、一定，研究F向与m的关系

现象：m22m1F22F1

结论：F向m

2.

m、一定，研究F向与r的关系

现象：r22r1F22F1

结论：F向r

3.

r、m一定，研究F向与的关系

现象：221F24F1

结论：F向2

教师：归纳整理

向心力公式推导：小组合作完成

教师：PPT展示

【板书】二、向心力大小：F向m2r

2v242

Fmrmrm(T2)r

F提供

合

F向

归纳总结：F向m2r

观看视频体验生活中的圆周运动（三个短视频）

教师：请同学们说一说：火车脱轨原因及您就此类事件有什么感想？

学生：交流回答

课堂小结：

物理知识：

1.向心力概念。

2.向心力大小和方向。

3.物体匀速圆周运动合外力提供向心力。

物理观念：物质观念、运动（圆周运动）相互作用观念。

科学思维：

圆周运动模型建构、科学推理和论证。

科学探究：发现问题、交流合作及解决问题。

社会责任：尊重科学、有严谨的科学态度及学以致用。