?向心力?教學設計深圳市高級中學凌國亮【教材】人民教育出版社高中課程標準試驗教科書物理必修二第五章第6節【用時】30分鐘一、教材分析1．課程標準要求能用牛頓其次定律分析勻速圓周運動的向心力。2．本節內容在物理學問體系中的地位“向心力〞是圓周運動中很重要的一個概念，是學習?生活中圓周運動?、?萬有引力?、?帶電粒子在勻強磁場的運動?的根底，其重要性不言而喻。本節課是在上一節內容“向心加速度〞的根底上綻開的，符合認知規律，主要解決向心力的來源、向心力的大小、向心力的方向，向心力的應用這幾個問題。3．教材內容與體系支配教材先讓同學獲得向心力的感性熟悉，從而給出向心力的定義，再由向心加速度表達式和牛頓其次定律得出向心力的表達式；接著利用圓錐擺粗略驗證向心力表達式；最終分析變速圓周運動和一般曲線運動中的向心力，并探究分析過程中使用的方法。二、學情分析1．學問根底：同學已經學習了勻速圓周運動，對勻速圓周運動有了肯定的理解。知道描述勻速圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、轉速等，并理解了線速度、角速度、周期、半徑之間的關系。同學知道在轉動裝置中，共軸的輪子上各點的角速度相等皮帶轉動不打滑時，凡和皮帶接觸的點，線速度的大小相等。2．技能根底：學會了處理曲線運動的重要方法——運動的合成和分解。而且已經把握應用運動的合成與分解學問爭論了平拋運動。3．思維障礙：同學知道勻速圓周運動是一種變速運動，由于它的線速度方向時刻在變。需要進行更深一步的分析為什么線速度的方向時刻在變，是什么力在轉變物體的這種運動狀態，這個力有何特點。由于向心力是一種同學感到生疏的力，而高一同學的抽象思維力量和規律推理還不是很強，所以需要在教學中通過實例、試驗，使同學對向心力的熟悉從感性熟悉升一華到理性熟悉。教學目標1．物理觀念(1)理解向心力的概念，知道向心力是依據力的效果命名的；(2)體驗向心力的存在，會分析向心力的來源；(3)把握向心力的表達式，計算簡潔情景中的向心力。2．科學思維用變速圓周運動的方法爭論一般的曲線運動，滲透物理學中“微元〞的思想。3．科學探究(1)通過對試驗的觀看、思索和探究，理解向心力；(2)通過同學間的爭論與溝通，培育同學合作學習與相互溝通的力量。4．科學態度與責任(1)通過試驗體驗向心力的存在，激發學習愛好，增加求知的欲望；(2)培育同學認真觀看、認真思索、樂觀參加、實事求是的科學態度。四、教學重難點1．教學重點：向心力的來源，大小和方向應用向心力解決一些實際問題。2．教學難點：向心力的來源，應用向心力解決一些實際問題。五、教學方法1．試驗演示法通過演示生活中的圓周運動激發同學學習愛好，讓同學更加貼近生活。同時引導同學慢慢查找問題的答案。2．試驗探究法物理學是一門以試驗為根底的科學，而物理試驗是教學的重要內容和手段。本節教學注意讓同學設計試驗，從而查找問題的答案。3．啟發引導法教學過程中適時地穿插老師形象生動、富有啟發的講解，以點撥、啟發同學。在講授學問的過程中滲透探究的思想，而在探究的過程中又講授必要的物理學問。如最終引導同學分向心力的來源，總結歸納向心力的特征。六、教學流程創設情境、導入新課；溫故知新、引出概念；事例剖析、分析來源；理論推導、定量分析；試驗探究、驗證結論；學問遷移、拓展延長；課堂練習、穩固新知；課堂總結、布置作業。七、教學過程教學環節與教學內容老師活動同學活動設計意圖一、創設情境、導入新課播放“把戲滑冰〞視頻。【播放視頻】播放“把戲滑冰〞視頻：兩名運發動在冰面上做圓周運動。【啟發思索】做勻速圓周運動的物體具有一個指向圓心的向心加速度，而力是產生加速度的緣由。產生向心加速度的力是什么？這個力又有怎樣的特點？【觀看】【思索】產生向心加速度的力是什么？這個力又有怎樣的特點？創設學習圓周運動的情境，激發同學學習愛好，這是引入新課的指導思想。舉例生活中的圓周運動案例，引導同學歸納出圓周運動的特征，讓同學思索圓周運動的的條件，使同學思維快速進入新課。二、溫故知新，引出概念1.復習回憶圓周運動的相關概念，牛頓其次定律的內容，引出向心力的概念。【提出問題】勻速圓周運動的合外力與向心加速度有什么關系？【引入新知】向心力概念：做勻速圓周運動的物體受到的合外力總是指向圓心，我們把這個力叫做向心力。【答復】力與加速度滿意牛頓其次定律。【記筆記】結合所學向心加速度，引導同學定義向心力的概念，明確向心力的方向和大小。為后面的向心力來源推斷，導出向心力的表達式奠定學問根底。2.動態圖呈現向心力與向心加速度的方向。【引導分析】通過動態圖引導同學分析向心力的方向、特征。【分析】作用效果：只轉變線速度方向，不轉變線速度大小。特點：向心力是變力，方向時刻變化向心力的方向和特點是解決向心力來源的關鍵。動態圖形象生動的呈現出了力的方向和特點。三、事例剖析，分析來源1.例1：光滑桌面上有一個小球，由于細繩的牽引，繞桌面上的圖釘做勻速圓周運動。【引導分析】分析小球受到的力。【深化剖析】合力是繩子的拉力，方向沿繩子指向圓心。【分析】小球受：重力、支持力、繩子的拉力【歸納】繩子的拉力可以供應向心力舉例生活中的圓周運動，通過受力分析，聯系力與運動的關系，讓同學分析指向圓心的力是哪一個？采納層層遞進的引導方法，讓同學進一步辨析向心力的來源。通過受力平衡的觀點進一步引導同學從不同方面查找和理解向心力的來源。回憶三個事例，從事例中查找共同點，這是培育同學歸納總結力量的根本手段。老師通過引導，讓同學總結向心力的來源和性質，是科學思維、科學探究力量培育的的主要途徑。2.例2：觀看視頻——物塊在水平圓盤上做勻速圓周運動。【引導分析】分析物塊受到的力。【深化剖析】合力是靜摩擦力，方向沿指向圓心。【分析】物塊受：重力、支持力、靜摩擦力。【歸納】摩擦力可以供應向心力3.例3：小球在繩子的牽引下在空中做勻速圓周運動。【引導分析】分析小球受到的力。【深化剖析】重力和拉力的合力沿指向圓心。【分析】小球受：重力、拉力。【歸納】重力和繩子拉力的合力可以供應向心力。4.歸納總結：自感電動勢的作用和特征。【回憶】例1：光滑桌面上的小球繞釘子做勻速圓周運動；例2：物塊在水平圓盤上做勻速圓周運動；例3：小球在繩子的牽引下在空中做勻速圓周運動。【歸納總結】向心力可以是某一個力，可以是某幾個力的合力，也可以是某個力的分力。向心力并不是具有特定性質的力，它是按力的作用效果命名的，任何一共性質力都可以充當向心力。【歸納】通過分析三個事例，歸納總結向心力的來源、性質。【記筆記】四、理論推導、定量分析通過公式和數學手段推導向心力的計算式。【理論推導】【記筆記】學以致用，讓同學利用所學學問：向心力公式、牛頓其次定律，推導向心力的計算公式。五、試驗探究、驗證結論用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式。【提出問題】用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式的試驗中要用什么器材？做圓錐擺的鋼球受幾個力的作用？什么力供應向心力？鋼球做勻速圓周運動時所需的向心力的大小由什么因素打算？試驗原理是什么？試驗需要測量哪些物理量？【數學處理】【分析】小球在空中做勻速圓周運動，從力的角度求出??，從運動的角度求出????，將??與????進行比擬。【答復】需要測量r、h、m、轉n圈數所用時間t。【進行試驗】試驗器材盡量選擇生活中的物體會拉近科學與同學的距離，使同學對科學產生親切感。先依據受力分析求出合力，再用向心力的表達式計算出鋼球所受的向心力，最終驗證合力是否等于向心力。試驗不僅是為了對向心力有一個感性熟悉，也讓同學能夠感知到向心力并不是一個新力。在試驗中培育同學嚴謹的試驗態度，并敬重試驗結果和事實。六、學問遷移、拓展延長變速圓周運動與一般曲線運動的處理方法1.觀看視頻——鏈球運動。分析小球在平面內順時針做加速圓周運動。【提出問題】小球的線速度有什么變化？為什么會有這樣的變化？兩個力的合力有什么特點？【歸納總結】處理變速圓周運動的方法：將合外力沿該點切線方向分解，它的作用是產生切向加速度，轉變速度的大小。將合外力沿該點半徑方向分解，它的作用是產生向心加速度，轉變速度方向。【思索】做變速圓周運動的物體所受的合外力并不指向圓心。從常見的體育運動動身，引導同學利用新學的學問分析變速圓周運動，將理論與實踐相結合。表達了物理源于生活效勞生活的特點。通過特別的曲線運動，培育同學把握解決一般曲線運動的方法，落實科學思維素養的培育。2.學習一般曲線運動的處理方法。【引導分析】分析質點經過曲線上某位置的運動時，可以采納圓周運動的分析方法對一般曲線運動進行處理。【歸納】把一般曲線分割為很多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧。這些圓弧的彎曲程度不一樣，說明它們具有不同的曲率半徑(內切圓的半徑)。七、課堂練習、穩固新知【布置練習】【做練習】兩道練習題一道是對向心力的理解，一道是計算向心力的大小和推斷向心力的來源。通過練習，進一步突破本節課的重點、難點。八、課堂總結、布置作業【布置作業】【做作業】課堂總結和布置作業是一堂課的點睛之筆，對本節課的學習進行梳理和總結。為下一節課的學習奠定學問根底。八、板書設計1.1.向心力的方向：指向圓心2.向心力的作用效果：轉變速度的方向3.向心力的大小4變速圓周運動中的合力并非指向圓心向心力九、