3.2 科学探究：向心力 教学设计- 2023-2024学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册

《3.2科学探究向心力》 确定教学目标 确定教学目标的主要依据：课程标准（2022版）、鲁科版必修二教材、学情分析。 1．课程标准通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。 2．教材分析《科学探究：向心力》一节选自鲁科版高中物理必修二第三章第二节，在整个必修二的教材中，《圆周运动》一章有承前启后的作用，而《科学探究：向心教学设计理念设计流程教学设计主体阶段一、确定预期的学习结果 力》一节在圆周运动这一章内容的学习中有起到了承前启后的作用，既解释了前面对圆周运动的认识，又对后面分析圆周运动的实力起到了指导作用。人教版《向心力》、《向心加速度》是独立的两节内容，鲁科版《科学探究：向心力》一节中，在完成对向心力的学习后，直接根据牛顿第二定律给出了向心加速度的学习，既体现了牛顿第二定律在圆周运动中的应用，又避开了用矢量方法分析向心加速度这一难点。本节课按照鲁科版课本，将矢量分析加速度方向作为学生的课后探究环节。 教学重点： 理解向心力、向心加速度的概念，掌握向心力公式并能进行相关计算。 教学难点： 理解向心力是按作用效果命名的力，向心力的方向时刻在改变。 3．学情分析 （1）知识方面：从知识结构来看，学生在必修一中已经学过受力分析、牛顿第二定律等知识，能够准确且熟练的对物体进行受力分析，能够理解运动与力的关系。通过第三章第一节的学习，已经对圆周运动有了一定的认识，对线速度、角速度、半径、周期等描述圆周运动物理量有了较好的理解。 （2）能力方面学生对探究问题的一般思路已经比较清楚，具有探究和学习向心力大小影响因素的能力。 （3）思维方面高一学生的思维方式容易停滞在知识接受层面，忽视概念间、规律间的相互联系，学生不能完成知识的建构过程。在教学过程中要注重从学生实际入手，依据学生认知规律，注重创设物理情景，创造自由的课堂气氛，进行探究式教学。 4.确定教学目标 （1）物理观念： ①理解向心力、向心加速度的概念，知道向心力是效果力 ②掌握向心力、向心加速度公式，并能进行计算。 （2）科学思维： ①能分析出向心力的来源 ②能在熟悉情境中运用匀速圆周运动模型解决问题。 （3）科学探究： ①能制定探究向心力大小的实验方案并使用已有实验仪器获得数据。 ②能分析实验数据，形成结论，能分析实验误差。 （4）科学态度与责任： ①认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的创造性工作 ②有较强的学习和研究物理的兴趣 （二）需要思考的问题 1.物体做匀速圆周运动的向心力来源是什么？ 2.向心力的大小与哪些因素有关？如何确定方案探究向心力的大小？ 3.如何根据牛顿第二定律确定向心加速度？ ①.观察报告能够观察实验，分析数据，得出向心力大小的表达式 ②. 表现性任务 （1）能够通过观察实验现象，说出向心力的定义和作用效果。 （2）能够制定方案，探究向心力大小与哪些因素有关并定量得出向心力大小公式。 （3）能利用向心力表达式进行正确的计算。 （4）能利用根据牛顿第二定律推导向心加速度的公式。 3.其他证据——课堂检测设计 例 1：一般飞行员能承受的最大向心加速度的大小约为 6g。在飞行表演中，飞机某次水平转弯时，可视为在水平面内做匀速圆周运动。若飞机以 150m/s的速度飞行，在该次水平转弯过程中向心加速度为 6g，取重力加速度 g=10m/s2，飞机水平转弯半径至少为多少？ 阶段二、确定合适的评价证据 阶段三、教学活动设计教学资源 单元教学理念、逆向教学设计、教学课件、学生学案教学材料：小钢球、小玻璃球、向心力演示仪，自制定量向心力演示仪、电脑自制仪器简介：制作背景： 原有实验室向心力演示仪只能半定量得出向心力大小与质量、半径、角速度成正比，不能保证匀速，实验数据少，误差大，不能得出比例系数 K。 主要构成：电子秤：测力的大小 F=mg（g=9.8m/s2） 转速仪：测转速减速电动机：提供匀速转动的动力向心力演示仪底盘：提供转动系统电脑：数据处理进行线性拟合创新： ①适用电动机保证匀速且可变速 ②易控制 ③半径、力测量准确 ④角速度数值可测 ⑤能够多组改变实验数据，定量得出比例系数 K. 新课引入： 教师活动 学生活动 设计意图 教师活动：演示实验：开口向上的桶内放置一个小球，如果将桶翻转至开口向下，小球会掉落，你能想办法，让小球不掉落吗？ 提出问题：说一说：开口向上的桶内放置一个小球，如果将桶翻转至开口向下，小球是否会掉落？ 学生活动：思考问题提出方案，并观察老师演示实验 设计意图：用自制小实验引入1、体现生活现象蕴含科学道理。2、激发学习兴趣。 3、提升学生的观察能力、分析能力，引入本节主题。 4、提供匀速圆周运动的模型 【提出问题】小球并未掉出，是什么原因呢？今天我们一起来探究蕴含怎样的科学道理。展示教学目标 阅