2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度课程导入

《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》教学设计

（物理组

李

杰）

一、

教学设计说明

1．

教材分析

《匀速圆周运动向心力和向心加速度》是《普通高中物理课程标准》中关于圆周运动的一节内容，其基本内容要求是“知道向心加速度，能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。”活动建议是“关注圆周运动与日常生活联系”。

本节课的教学内容选自教科版《物理》必修2第二章第2节。是圆周运动中很重要的一个概念，是学习《圆周运动实例分析》、《万有引力定律》、《带电粒子在匀强磁场的运动》的基础。本节课是在上一节内容“圆周运动”的基础上展开的，符合认知规律，主要解决向心力的来源、向心力的方向和大小以及向心加速度这几个问题。教材先通过活动分析让学生从运动和力的角度感受物体的受力特点，从而得出向心力的概念，有助于学生体会和理解。接着通过实验探究，得出向心力公式，再从理论的角度，根据牛顿第二定律，推导出向心加速度的数学表达式。为了让学生对向心力公式有一定的认识和理解，并能应用于实际，教材中提供了很多贴近生活的例题。由于教材在感受向心力部分例子不够充分，我在教学中多加入了几组实例，在向心力大小部分，采用向心力演示仪，效果十分明显。在讨论完匀速圆周运动后又提及了变速圆周运动。这为学生提供了处理问题的一种思维方法：从特殊到一般。学习完这一节之后，中学阶段所有的运动形式都学习完毕了，从而可以让学生在更广阔的角度理解运动和力的关系。

2．

学情分析

在前面的教学中，学生已经学习了匀速圆周运动。对匀速圆周运动有了一定的了解。知道描述匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、转速等，并理解了线速度、角速度、周期、半径之间的关系。这些都为本节课的学习奠定了基础。学生知道匀速圆周运动是一种变速运动，因为它的线速度方向时刻在变，但只是表面的知道。需要进行更深一步的分析：为什么线速度的方向时刻在变?是什么力在改变物体的这种运动状态，这个力有何特点?学生会带着这些疑问进入本节课的学习。由于向心力是一种学生感到陌生的力，而高一学生的抽象思维能力和逻辑推理还不是很强，所以需要在教学中通过实例、实验，使学生对向心力的认识从感性认识升华到理性认识。在学习本节课知识以前，学生存在对向心力的错误前概念，认为它是一种类似于弹力、摩擦力的另一种性质力。

二、教案

课题

授课对象

匀速圆周运动的向心力和向心加速度

高一（6）班学生

1.理解向心力的概念和来源；

知识与

技能

教

学

目

标

2.知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来进行计算；

3.知道可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。

过程与

方法

4.初步培养学生总结归纳、逻辑推理能力；

5.学会科学探究过程，进一步掌握控制变量法。

授课时间

授课人

40分钟

李

杰

情感态度6.从实验中初步培养学生实验探究的科学精神；

与价值观

7.让学生感受成功的快乐，体会实验的意义，激发学习物理的兴趣。

教学重点

教学难点

教学方法

理解向心力的来源和概念；对向心力公式探索

理解向心力的来源和概念；对向心力公式探索

引导分析法，演示实验探究法

1. CAI课件

教学媒体

2. 自制“水流星”器具、投影仪、向心力演示仪、手动转盘、小铁球、小木块、铁圆盘。

教

学

过

程

媒体

学生活动

教师活动

课前预习

设计意图

学案

在上课前完成

上课前抽查

用学案帮助学生对本节课的知识内容有大概的了解，为本节课的学习打下基础。

教

学

过

程

自制“水流星”器具

课堂教学

一、创设情境

导入新课

演示“水流星”杂技表演；

其他同学仔细观察水杯运动情况和水在最高点的状态。

和学生完成演示实验，并引导学生观察实验现象。

通过简单游戏促进学生非智力因素发展，激发学生学习兴趣。

二、

向心力的来源和概念

体会：向心力的来源

学生实观察小球的运动轨迹

验

思考问题：1.怎样使小球CAI课件

做匀速圆周运动；2.是什么力

使小球做匀速圆周运动。

观察学生实验

引导学生分析小球运动特点和受力情况通过引导学生进行实验，初步落实教学目标1。

在实验中通过观察分析，培养学生实际观察能力和总结能力，落实教学目标1、4和6。

通过观察现象

，进一步落实教学目标1、4和7。

体会：向心力来源

教师演示观察木块运动状态

实验

思考问题：1.是什么力让CAI课件

木块做圆周运动；2.木块运动

趋势怎样。

做演示实验

引导学生分析小木块运动特点和受力情况

建立向心力概念

CAI课件

小组讨论

思考归纳总结向心力定义

课件展示

通过讨论几个演示实验并总结，突出本节课重点，进一步落实教学目标1、4、6和7。

三、向心力公式探索

引导学生了解向心力演示仪的原理；利用向心力演示仪探究向心力与哪些因素有关。

向心力演示仪

观察实验，比较不同条件CAI课件

下向心力大小，完成学案中实

验探究任务

通过实验探究

，进一步落实教学目标1、2、5和6。

四、向心加速度推导

引导学生分析CAI课件

思考：1.怎样由力得出运

动？2.怎样从运动得到力？

进一步落实教学目标2和4。

五、习题巩固、课堂小结

1.做匀速圆周运动的物体，受到一个始终指向圆心的力的作用，这个力叫做向心力。

2.向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以学生小结，教是几个力的合力，还可以是某个力的分力。向心力是一种效果力。

师适时的引导补充，强化了学生所22F合=F向mmr学的知识，培养了r3.

学生归纳和概括的能力。

24.向心加速度

ar

2r

§2.2 匀速圆周运动向心力和向心加速度

一、向心力概念和来源 二、向心力大小验证 三、向心加速度

1.做匀速圆周运动的物体，受

板书设计

到一个始终指向圆心的力的

Fnm2rm2r

作用，这个力叫做向心力。

Fma向

a向=2rr2

22.

向心力的来源：重力、弹力、

单位：N

单位：ms

教学反思

学

案

（一）学习目标

1.了解向心力的概念，知道向心力是根据力的效果命名的。

2.体验向心力的存在，分析向心力的来源。归纳影响向心力的相关因素。

3.掌握向心力大小的探究思路，理解向心力表达式的确切含义。

发展要求：理解变速圆周运动和一般曲线运动的合外力与向心力的关系。

（二）学习重难点

1.知道向心力的来源和意义。

2.对向心力公式探索。

（三）课前预习

1.向心力定义：做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是

，这个力叫

。

2.作用效果：它使物体速度的

不断改变，但不能改变速度的

。

3.方向：总是沿半径指向

。

4.大小：F向

=

或

。向心力是按

命名的力，它可由重力、弹力、摩擦力等提供，也可以是这些力的合力或它们的分力来提供。

5.向心加速度数学表达式 。 （四）课堂探究活动

1.分析做匀速圆周运动物体的受力情况？判断合力的方向和产生的效果？

2.对比分析演示实验，向心力有何特点？

3.结合演示实验和生活经验，猜想向心力的大小与哪些因数有关？

4.实验探究:

设计实验，

可用什么实验方法进行探究？

实验数据表

A标尺格数格数之比向心力之比控制变量

B标尺格数N2

变量比例

N1

N1/N2

F1/F2

r1=r2

m1:m2

1:2

ω1=ω2

m1=m2 ω1=ω2 r1:r2=1:2

m1=m2

w1:w2=1:2

r=r

12

探究实验结论：

5.讨论交流

为什么在向心力大小的两种表达式中，一个式子中的向心力大小与半径成正比，而另一个式子中向心力的大小却与半径成反比？它们相互矛盾吗？

.