学生实验教学目标设计

用自制电动圆锥摆探究向心力的影响因素教案

一．实验教学目标：

首先是教材分析。向心力是人教版高中物理必修2第五章第6节的内容。本节内容主要根据牛顿第二定律和向心加速度表达式得到向心力的表达式，并且讨

论向心力的性质和特点，对推出的向心力表达式用圆锥摆实验来验证。让学生理解向心力，对本章乃至必修2整本教材具有承上启下的作用，为后继学习天体运动打下了重要的基础。其次学情分析。本节内容的教学对象是高一学生，他们在前面已经学习了匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量线速度、角速度和周期，这为本节课的学习打下重要的基础。但是，高一学生思维水平有限，逻辑推理能力和抽象思维能力尚未成熟，对向心力的认识具有一定的困难。所以，根据以上我对教材和学情的分析，我确定了本节内容的三维教学目标。

1．知识目标：理解什么是向心力，什么是向心加速度。能运用向心力和向心加速度的公式解答有关问题。

2．能力目标：懂得用控制变量法研究物理问题，培养学生的实验能力、分析能力、解决实际问题的能力。

3．情感目标：学习科学研究方法和科学研究态度。

二．实验方案设计：

本实验我除了学生电源是实验室器材，别的器材都是运用生活中的物品来代替的。这样做的好处是：一方面可以减少由于器材引起的困难，确保实验的开展；另一方面，用生活中的物品做实验会拉近科学与学生的距离，使学生感到科学在我们身边。

实验器材：学生电源，导线，改装的电动钻头，加长转轴，带刻度的木板条，长度不同的细铁丝三根，质量不同的物体三个，秒表

实验中改进的地方：（1）用手带动钢球做圆周运动，手与球分离后小球的运动很难是圆周运动；测得小球在转动若干圈时间的过程中，小球由于受空气阻力而半径不断的减小。用电动机做一个电动的圆锥摆，可以做到转速稳定，半径不变，转角也不变；通过改变摆长，转速，物体的质量来探究向心力.（2）电动机刚开始转动时物体和加长杆粘在一起，可以用手捏住细线靠近悬点的位置使细线转动，当物体比较稳定的做圆周运动后松手，效果会更好。

实验的方法：由于实验器材易得，同时关于摆球的受力分析也是以后经常用到，可以采取分组实验的方法，加强学生之间的合作与探究；在做具体实验时用控制变量的科学方法进行实验探究、观察、分析讨论以及归纳总结。

三．实验操作要领

：

（1）向心力大小与什么因素有关，由此引出本节课需要学生进行实验探究的主题：探究向心力的大小。

学生分组实验

1.控制电源的电压不变（转速不变），选用长度一样，但质量不一样的物体，在圆锥摆的作用下，通过在转动的小球下方靠近轴的位置通过木板条读出运动的半径，可以确定两个物体的转角大小关系，同时记录1分钟内转过的圈数，改变电源的电压再进行相同的操作。

2.控制电源的电压不变（转速不变），选用长度不一样，但质量一样的物体，在圆锥摆的作用下，通过在转动的小球下方靠近轴的位置通过木板条读出运动的半径，可以确定两个物体的转角大小关系，同时记录1分钟内转过的圈数，改变电源的电压再进行相同的操作。

（2）利用控制变量法改变物体质量、圆周运动半径、角速度来探究向心力大小与物体质量、圆周运动半径、角速度的关系，老师要注意在实验过程中给予学生必要的指导和帮助。

（3）最后引导学生归纳总结出实验的结论，并且给出由精确实验得出的定量关系式F=mw2r。再引导学生根据角速度和线速度的关系推导出向心力的另一条公式F=mv2/r。

四．实验数据处理：

1.圆锥摆的摆长是从物体的中心开始，且将摆线延长与转轴中心线的交点之间的长度，而不是铁丝钩到物体的长度；测量圆周运动的半径时，指的是转轴中心线与物体中心之间的距离。

2.

测量运动物体的周期时，通过一定时间内转过得圈数，计算出圆周运动的周期，数据选择便于处理的。

3.

物体的质量可以不需要测量，关于质量的大小可以通过实验直观的观察出来

五．实验教学评价

教师通过对实验的自我设计，弥补了课本实验的不足之处，达到了很好的教学效果，能结合多种教学手段，使学生对知识的掌握更深刻。教学内容重点突出，教学目的十分明确。但是在具体的实验操作过程中，实验的现象不是特别的明显，数据的采集有一定的误差，这些都是可以通过装置的改进提高实验的效果。