6.2 向心力 教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

向心力——教学设计 一、教材分析 （一）课标要求 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） 内容分析 向心力是高中物理新教材必修2第六章第二节的内容，教材以空中飞椅、细线连接的小球在光滑桌面上的圆周运动、地球绕太阳公转为例，让学生对现象背后的规律展开思考，引出物体作圆周运动受力规律的研究，分析向心力的概念及其来源，然后分别定性分析、定量探究向心力的大小，最后分析一般曲线运动和变速圆周运动中的向心力。本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运动的，这部分知识是本章的重点和难点，学好这部分知识，可以为后面的天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动打好基础。让学生认识到“向心力不是一个新的性质力，而是一个效果力”，也即让学生初步学会分析向心力的来源与大小。 2、 学情分析 学生已经学习了直线运动与曲线运动的一般规律，能从动力学的角度分析直线运动与曲线运动中的抛体运动。但对于另一种特殊的曲线运动：圆周运动，学生刚学习了如何从运动学的角度去描述它，对于做圆周运动的物体的受力特征没有接触，需要通过大量的圆周运动情景和实验分析，让学生深刻理解圆周运动。对于圆周运动的动力学分析正是本节课乃至本章教学的重点内容。 3、 核心素养目标 （一）知识目标：理解向心力的概念，知道它是根据力的作用效果命名的。 （二）能力目标：通过体验向心力的存在及大小，会分析向心力的来源；实验探究向心力大小的表达式，掌握表达式并能用来进行计算，培养学生利用已有知识解决新问题、实际问题的能力。 （三）素养目标： 1. 物理观念：通过学习向心力知识，能从物理学视角形成运动与相互作用认识和观念；能从物理学视角解释自然现象和解决实际问题。 2. 科学思维：能从物理学视角认识圆周运动的内在规律；能基于经验事实进行抽象概括，建构圆周运动物理模型。 3. 科学探究：通过实验体验及探究向心力的存在和大小，培养基于观察和实验提出问题、能利用已有知识解决新问题及实际问题的能力，培养对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。 4. 科学态度与责任：在认识曲线运动的本质，认识科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成探索自然的内在动力，端正严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度。 （四）德育目标：让学生主动细心观察，注意关注身边的物理现象，积极参与学习活动，感受到科学研究问题源于生活实践获得的结论，服务于生活实践体会，学以致用的感受。 4、 教学重、难点 教学重点 向心力概念及表达式的得出 教学难点 实验探究向心力大小的表达式 5、 课时安排 采用教师引导，师生合作，生生合作，实验＋视频播放＋实例分析的启发式、互动式、问题式等教学方式，降低学习难度，增强课堂教学的针对性、实效性、新颖性。 本节课课时安排1课时。 6、 教学过程 （一）导入新课 1.播放视频：摆盘达人（20s左右暂停）。 （真人真实视频，学生在一定程度上感同身受，吸引学生注意，激起学生求知欲望。） 提出问题：碗碟没掉下来之前做什么运动？（圆周） 它们一起在水平面内做圆周运动的过程中，受到了哪些力？合力的方向有什么特点？ 这就是我们今天这节课要解决的问题——《向心力》。 （借助生活中常见现象分析，提出问题，引出本节课题：向心力，从力学的角度进一步学习圆周运动） （二）新课教学 1. 向心力 【实验演示】 我们先来做一个小实验，大家能够在白板上看到实验装置。 手机投屏到白板上（手机以俯视的角度拍摄小球的运动）：水平木板中央固定了一颗钉子，通过细线连接一个小球。现给小球一个初速度，观察小球的运动。 我们看到，小球绕钉子做——圆周运动。 现象：因为木板粗糙，小球最终会停下来；如果木板光滑，小球将会一直运动下去，做匀速圆周运动。 我们就来分析这个水平面内的匀速圆周运动。 提问：小球在水平面内做匀速圆周运动，从正视图分析，小球运动经a、b、c三点时受到哪些力的作用？ （学生个别回答：重力、支持力、绳中拉力作用） 小球在水平面内运动，所以竖直方向重力与支持力平衡，绳中拉力即为小球的合力，指向轨迹圆心。 那么小球在b点的受力呢？——重力与支持力平衡，水平方向受到指向圆心的拉力。做匀速圆周运动的小球在任何位置总是受到指向圆心的拉力的作用。 向心力概念：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的力。 （实例分析，得出向心力的概念。） 2、向心力的特点 【问题1】上述情形中，小球是否受到重力、支持力、拉力以及向心力四个力作用呢？ （学生思考分析，单独回答） 分析： （1）小球只受重力、支持力、拉力作用，拉力就是小球受到的向心力。 我们以前学习的重力、弹力、摩擦力等是根据力的性质命名的，而向心力是根据力的作用效果命名的。 对于不同的圆周运动，向心力的来源是不一样的，它可以像这个小球