高中物理 向心力向心加速度教案 新人教版必修2

用心 爱心 专心1 向心力与向心加速度向心力与向心加速度 教学设计教学设计 设计思想设计思想 1 1 知识体系分析知识体系分析 本节内容是高中新课程物理必修 2 教材 第 4 章 匀速圆周运动 中的一节 在此 之前 学生已经学习过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量 本节是本 章的承上启下的重要知识 学好这一节可以为学好本章应用部分以及万有引力知识作必 要准备 课标的要求是 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力 知道向心加速度 教学重点是 向心力大小与 m r 的关系 难点是 理解向心力的概念 解公式 a r 2 和 a v 2 r 2 2 教学环节设计教学环节设计 本节课的设计流程为 先讲向心力 后讲向心加速度 回避了用矢量推导向心加速度这个难点 通过实 验给出向心力概念 再通过探究性实验给出向心力公式 F mr 2或 F mv2 r 之后直接应 用牛顿第二定律得出向心加速度的表达式 a r 2或 a v2 r 顺理成章 遵循从感性到理 性的认识规律 便于学生接受 根据因材施教 设计反馈练习 保底拔尖的原则 练习题力争层次化 系统化 保证量与质的适变性 另外 根据生活情景来创设题目 培养学生的物理建模能力 设计方案设计方案 一 教学目标一 教学目标 1 1 知识与能力 知识与能力 1 理解向心力和向心加速度的概念 知道向心力的大小与哪些因素有关 2 理解向心力和向心加速度的公式的确切含义 能运用公式解答有关问题 3 知道在变速圆周运动中 上述公式的含义 4 学习控制变量法 培养学生分析论证等能力 2 2 过程与方法 过程与方法 1 经历形成向心力概念的过程 培养学生观察 分析 归纳能力 2 通过创设一定的学生实验 让学生亲历探索向心力 F 与哪些因素有关的过程 3 3 情感态度与价值观 情感态度与价值观 学习科学研究方法和科学研究态度 发展学生对科学的好奇心与求知欲 使学生乐 于探究自然界的奥秘 体验探索自然规律的艰辛与喜悦 培养学生主动参与活动的热情 和与他人合作的精神 有将自己的见解与他人交流的愿望 敢于坚持正确观点 勇于修 正错误 具有团队精神 二 教学重点与难点二 教学重点与难点 1 重点 向心力大小与 m r 的关系 程序一 趣味实验 呈现课题 观察分析 构建概念 指导实践 程序二 提出问题 猜想探究 实验探究 得出结论 推理拓展 反馈应用 用心 爱心 专心2 2 难点 1 理解向心力的概念 2 理解公式 a r 2 和 a v 2 r 三 教学方法 三 教学方法 启发 讨论 实验探索法 四 教学媒体 四 教学媒体 同大小的橡胶球与铁球 细线 以上没两位学生一组 高脚杯 和玻璃弹珠 向心力演示器 视频与图片媒体 课件等 五 教学过程五 教学过程 教师活动教师活动学生活动学生活动设计说明设计说明 一 趣味实验一 趣味实验 引入课题引入课题 问题 1 如何用高脚杯取玻璃 弹珠 教师演示 问题 1 若玻璃弹珠做匀速圆周 运动 它运动特点如何 是否 处于平衡状态 所受的合外力 是否为零 导问 匀速圆周运动的受力又 有什么特点 力是物体产生加 速度的原因 匀速圆周运动的 加速度有什么特点 展现课题 向心力与向心加速 度 猜想 讨论 思考可能方法 理性辨别 匀速 二字 讨论得出 匀速圆周运动是变 速运动 合外不为零 思考教师提出的疑问 明白新 课学习的内容和思路 采用趣味实验引入 课题 使学生对讲 授的新内容产生迫 切求知的欲望 主 动积极开展思维活 动 进入新课的学 习 理论上初步了解匀 速圆周运动的合外 力不能为零 通过教师导问 指 明本节课的学习目 标 给学生以足够 的心理准备和期待 用心 爱心 专心3 教师活动教师活动学生活动学生活动设计说明设计说明 二 观察分析二 观察分析 建立概念建立概念 1 教师演示实验 再视频慢放 问题 原来细绳处于松驰状态 用手轻击小球 小球做什么运 动 当绳绷直时 小球做什么 运动 突然撤去拉力小球有做 什么运动 并且说明原因 2 教师顺势提出 向心力 的概 念 教师讲授对 向心力 的理解 要点 3 回归实践 多媒体展示 双人 滑冰 链球运动视频片段或图 片 通过观察悟出物体做圆周运动 物体需要一定的外力 对运动 进行受力分析 利用已有知识 力与运动关系 得到匀速圆 周运动的合力特点 方向不断 变化 始终指向圆心 理解 向心力是个变力 向心 力是按力的效果命名的 向心 力的作用效果 只改变运动 物体的速度方向 不改变速度 大小 学生从具体物理情景中抽象出 物理模型 分析物体做匀速圆 周运动向心力的来源 体会向 心力是一种效果力 通过物理实验将复 杂的物理问题简单 化 突出问题的主 要因素 从简单入 手符合物理研究的 一般方法 讲授式教学能使学 生系统理解 向心 力 概念 使学生从感受到 物理生活化 的 新课改基本理念 又及时巩固 加深 学生对物理概念的 理解 三 提出问题三 提出问题 探究大小探究大小 1 回顾情景 提出问题 问 运动员对控制链球转动时 需要多大的力 停顿 将 问题归结于 物体做匀速圆周 运动时需要的向心力大小与什 么因素有关 2 亲身体验 完成猜想 教师分发器材 均带细线的塑 料球和小铁球 提出操作的项 目和方法 教师可以示范 3 设疑集思 设计实验 列出思考题 F向可能与那么 多因素有关 怎样研究 实 验中如何控制变量 实验的研 究对象是什么 需观察 记录 什么 具体步骤 投影 向心力演示仪 不同角 学生回想物理情景 深入思考 问题所在 领悟教师提出的问 题的必要性 明确探究的中心 头脑中自发初步猜想 按教师提供的要点逐项体验 相互交流 完成猜想 F 向与 m r 可能有关系 表达体验的结果 可以解决的先解决 不可解决 的先思考 将学生的思维从问 题的表象引到问题 的深层次 学生感 到解决此问题的必 要和激情 学生按教师提出的 实验项目去体验 可以将探究过程有 序化 探究目的明 确化 以克服课堂 时间的有限性 思维上探究性教学 也是让学生经历科 学探究的一种重要 的方式 用心 爱心 专心4 度的图片 或用实物投影仪 投影 介绍仪器装置 4 教师演示 学生观察 明确操作过程 强调多因素控 制法 5 综合分析 得出结论 教师在学生的发言基础上总结 F m F r F 2 小结 大量的精确实验可以得 出 向心力 F 的大小跟物体的 质量 m 圆周半径 r 和角速度 有关 m 越大 r 越大 越大 F 越大 定量计算公式是 F mr 2 或 F m r v2 理解 向心力演示仪 的结构 和工作原理 体会设计思想 思考 学生在教师的引导下 观察并 记录数据 学生根据实验结果 分析 归 纳 小组交流 得出结论 以 组为单位 推举代表发言 学生在实验中获得 感知 再对这些数 据进行比较 概括 进行思维加工 总 结出结论 教师不 是对自己做的演示 实验进行自我总结 而是在学生自我发 展的基础上 通过 疏理学生认知结果 来归纳结论 使学 生感到成功的喜悦 教师活动教师活动学生活动学生活动设计说明设计说明 四 逻辑推理四 逻辑推理 顺里成章顺里成章 1 向心加速度由向心力产生 根 据牛顿第二定律推理 2 向心加速度的方向总是沿半径 指向圆心 方向是时刻改变 的 3 向心加速度的大小为 a r 2 或 a r v2 说明 1 匀速圆周运动是加速度时刻改 变的变速运动 2 适用于变速圆周运动 学生自行推导 学生认真听讲 理解从加速度 的角度 再次掌握匀速圆周运 动的特点 学习处理一般圆周 运动的处理方法 瞬间对应 性 做匀速圆周运动的物体受 先由实验得出向心 力表达式 推出向 心加速度的表达式 可以降低难度 避 免数学推理上思维 障碍 物理问题从特殊到 一般 符合学生的 接受能力 用心 爱心 专心5 到的合外力就称为向心力 五 应用反馈五 应用反馈 指导实践指导实践 1 题目背景 演示实验 1 A 级 要使一个 0 02 千克的 小球 在半径为 0 1 米的周圆上 以 1m s 的速度做匀速圆周运动 需要多大的向心力 B 级 在上题的基础上 若 保持线速度不变 则线长易断 还是线短易断 保持角速度不变 则线长易断 还是线短易断 2 教师演示圆锥摆 若细绳的长 度为 L 匀速圆周运动的半径为 r 求匀速圆周运动的加速度大 小 3 分析 高脚杯取玻璃弹珠 的向心力来源 假设接触面光 滑 4 视频 转盘上的小人 分 析小人随转盘做匀速圆周运动 的向心力来源 当转速加大时 图中哪个小人先被甩出 教师巡视指导 根据反馈信息 讲评 练习巩固 根据因材施教 保 底拔尖的原则 练 习题力争层次化 系统化 保证量与 质的适变性 教师组织学生运用 结论解决一些实际 问题 这是检查学 生对知识的理解和 巩固的一种手段 也是迁移知识 深 化知识的重要环节 通过运用和深化 使学生的知识 技 能逐渐转化为能力 和素质 这是学生 完成自身发展的延 续 教师活动学生活动设计说明 六 归纳总结 学法指导六 归纳总结 学法指导 知识能力总结 1 力是物体运动状态改变的 原因 即是产生加速度的原 因 匀速圆周运动的运动状态 时刻改变 这节课从力的角度 认真听讲 构建课堂知识结构 体会物理学的研究方法 感悟 扩大看问题的视野 物理教学中应注意 渗透了科学研究方 法 同时也应进行 了学法指导和辩证 用心 爱心 专心6 来分析 解决了 为什么做匀 速圆周运动 的问题 2 表示向心力 向心加速度 的大小有多种形式 要结合具 体问题选择使用 具体问题具 体分析 方法总结 让学生回顾本课 的探究过程 发现问题 进行 猜想 探索研究 得出结论 指导实践 指明这是研究物理 的基本思路 这也证明了 世界 是物质的 物质是运动的 运 动是有规律的 规律是可以认 识的 认识是为造福人类的 这 一辩证唯物主义观点 唯物主义教育 体 验情感态度与价值 观 1 书面作业 教材 P72 2 3 4 5 题 2 研究性作业 利用圆锥摆定量验证向心力 公式 查阅资料 如何用数学的方 法推导出向心加速度表达式 课外完成 用实验定量的研究 使课内的不足得到 补充 给优秀学生以指点 板书设计板书设计 用心 爱心 专心7 课程资源课程资源 2006 年 12 月 8 日 第十五届亚运会田径赛在卡塔尔多哈哈利法体育场举行 在刚刚结 束的女子链球决赛中 中国选手张文秀以 74 15 米的成绩夺得金牌 另一位中国选手顾 原获得亚军 成绩是 65 13 米 用圆锥摆验证向心力的公式用圆锥摆验证向心力的公式 以方桌作为支架 用木条和文具夹将单摆的摆线悬挂于桌边的竖加强 板上 如图 1 37 4 所示 在一张纸上画一个直径约为 30 40 厘米的圆 把 纸压在地面上 且使摆球的重力作用线在静止时通过圆心 用心 爱心 专心8 实验时 用两个手指捏住摆线上端 策动摆球在水平面内做圆周运动 细 心调节手的摆幅 使摆球尽可能与地面上画的圆重合 待满意后将手松开 并 用秒表测出摆球转动约 5 圈的时间 t 所计转动的圈数以小球运动半径不发生 明显衰减为宜 然后求出圆锥摆动周期 T T 为理论值 将摆长 L 和半径 r 测出 就可求出此值 若 T 的计算值与实测值在一定的误差范围内相等 那么向心力的公式 也就得到验证 请你做一做这个实验 并把数据记录在下表中 转 动圈 数 n 时 间 tn s 周期实测 值 T tn n s 半 径 r m 摆 长 L m 周期计 算值 T s 五 教学设计指导思想 建构主义和启发式教学理论启示我们要转变教学观念 创造以 学生为主体 教师 为主导 的教学环境 使学生在真实的情景中完成任务 改变我们长期存在的教师在台 上讲 学生在台下听的灌输式教学 充分发挥学生学习的自主性 引导学生主动发现问 题 分析信息 主动建构良好的认知结构 培养创新精神 向心力和向心加速度是高中物理的一个难点内容 学生对于向心力一直很难理解 在对物体进行受力分析时 往往还外加一个向心力 为了突破重点 难点 只有学生主 动参与探究的全过程 成为学习的主体 才能激发学生的求知欲望 加深对知识的理解 用心 爱心 专心9