6.2 向心力 教学设计-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

向心力 一、教学目标 1.物理观念 （1）通过对向心力概念的探究体验，让学生理解其概念。并掌握处理问题的一般方法：提出问题，分析问题，解决问题。 （2）在验证向心力的表达式的过程中，体会控制变量法在解决问题中的作用。 （3）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，让学生领会解决问题从特殊到一般的思维方法。并学会用运动和力的观点分析、解决问题。 2.科学思维 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3.科学探究 能从日常生活中发现与物理学有关的问题，并能从物理学的角度比较明确地表述发现问题。 4.科学态度与责任 尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的实际问题。 二、教学重难点 教学重点：理解向心力的概念，掌握向心力大小的表达式。 教学难点：分析向心力的来源，探究向心力的表达式 三、教学分析 教材先通过实例让学生从运动和力的角度进行分析，分析物体的受力特点，从而得出向心力的概念，有助于学生体会和理解。教材接着从理论的角度，根据牛顿第二定律，推导出向心力的数学表达式。之后，为了让学生对向心力公式有一定的认识和理解，教材中设计了验证性实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式，（以前是向心力演示仪）。这个验证实验起到了一举三得的作用①验证了向心力表达式的正确性 ， ②验证了向心加速度表达式的正确性， ③验证了匀速圆周运动是由合外力提供向心力。向心力不是具体的力，可以是某一个力也可以是几个力的合力，甚至是每个力的分力，是按效果命名的力。通过圆锥摆实验，拉近科学与生活的距离，使学生感到科学就在身边，对科学产生亲切感。 本节还有一点与过去不同，那就是在讨论完匀速圆周运动后讨论了变速圆周运动和一般曲线运动。这块内容的补充，不仅为分析物体在曲线最高点、最低点的受力分析和运动情况提供了理论依据，而且为学生提供了处理问题的一种思维方法：从特殊到一般。 这部分知识的学习，可以为万有引力和带电粒子在匀强磁场中的运动等内容做好必要的准备。当然，学习完这一节之后，中学里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。本节教学可以分为实验课和习题课两节，教学重点是：①圆锥摆实验的探究过程 。②牛顿第二定律在曲线运动中的应用，在前面学习抛体运动的基础上，有学习圆周运动，让学生了解牛顿运动定律不仅适用于直线运动，同样适用于曲线运动，让学生体会牛顿力学的魅力 。 明确向心力的定义，公式包括变形公式。 教学难点是：圆锥摆实验及有关物理量的测量（我在课前准备了这个实验，预先我也测了一下，结果还可以，误差很小，我觉得即使误差大，也要去尝试，做比不做好，让学生体会验证实验过程，在现象中体会向心力的存在）。麻烦可能会出在 (1)怎样固定悬点 (2)怎样保证做圆周运动 (3)怎样测高度 运用向心力，向心加速度解释有关现象（学生初学，有些生疏） 四、教学过程 一、引入新课 推导向心力的表达式 教师：这是向心力与各个物理量之间可能存在的定性关系。那大家能不能根据所学的知识，从理论上推导向心力的表达式。 教师：在教师引导下根据向心加速度的表达式和牛顿第二定律推导： 教师：理论推导证明： （设计意图：培养学生的数学推理能力，体验探究的过程。） 二、新课教学 粗略验证，演示实验：细线下面悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。 使钢球静止于同心圆圆心。用手带动钢球，让钢球获得初速度，使它沿做圆周运动。教师：钢球在做匀速圆周运动，那是什么力提供向心力？ 学生：动手画图，对钢球进行受力分析，并在教师引导下找出提供向心力的合力。教师：哪几个力提供向心力？向心力的大小如何？学生：绳子的拉力和钢球的重力提供向心力。 教师：我们要验证向心力的表达式是否正确，那么需要测量向心力的大小，如何测量呢？ 学生：讨论并回答：小球质量可以用天平测量，再乘以重力加速度，就是mg；小球重力mg可以用弹簧秤测量；可以用圆周运动的半径与小球距悬点的竖直高度的比值算出。 教师：我们已经求出了向心力的大小，那如何求v？ω或T的大小？这三个关系式里，哪一条比较容易测量？学生：思考并回答教师：在这条表达式里，只需要测量周期T，我们有手表，那么周期是测钢球圆周运动一圈的时间还是多圈的时间？学生：测量多圈的时间，之后算出周期。 教师：为什么测量多圈的时间？学生：测量多圈，时间较准确，误差较小。 （设计意图：实验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边。同时，在实验中引导学生分析、解决问题，以提高学生的实验能力。） 学生分 组实验，进行验证 向心力是效果力 教师：学以致用，请大家用刚才所学的知识解释塑料球为什么可以在旋转的圆柱形空瓶做匀速圆周运动？学生：思考并解释。教师：播放自行车转弯的视频，并提问：自行车的弯道为什么要修成斜坡？学生：观看视频并在教师引导下进行受力分析后发现：重力和斜坡对自行车的支持力的合力充当向心力。 教师：播放公园的转椅的视频，并提问：转椅上的人做匀速圆周运动，什么力充当向心力？学生：观看视频并思考、回答：人受到的重力和椅子对人的支持力的合力充当向心力。 教师：这些例子都说明向心力只是一种效果力。只要是产生向心加速度的力，不管是重力、弹力还是摩擦力，都可以是向心力。 （设计意图：通过具体实例让学生初步体验圆周运动的向心力的来源，加深学生对向心力概念的理解，并对圆周运动中力和运动的关系有更深入的认识。） 板书设计 向心力： （1）定义：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。 （2）方向：总指向圆心，与速度垂直 （3）大小：Fn=mω2r 【教学反思】 本节成功之处： 重、难点的确定是比较合理的。这节课是学习匀速圆周运动相关知识关键的一节课，因为本节课是从动力学和实验探究的角度来研究匀速圆周运动的受力情况，从而使学生逐步建立起向心力的概念，体会匀速圆周运动做变速运动的根本原因，明确物体做匀速圆周运动的向心力大小决定因素，掌握向心力大小计算公式和相关导出公式的简单应用。本节是由牛顿第二定律根据向心加速度得出向心力并加以验证的，对向心力的理解比较抽象。因此本节课把重点定为“向心力的基本概念，探究影响向心力大小的因素，向心力的计算公式。”是合理的。向心力之所以抽象是因为按效果来命名的力，与之前所学重力、弹力等按性质来命名的力不同。任何一个力或者是合力分力都可以是向心力，这样的例子很多，而且实例分析往往各不相同，这对学生来说是比较难理解的。所以向心力概念的得出以及向心力的来源被确定为本节课的难点比较合理 学科网（北京）股份有限公司 $$