第五章第5节向心力向心加速度教学设计

1 第五章第 5 节 向心力 向心加速度教学设计 袁兴中 一 设计思路一 设计思路 学生对物体进行受力分析和运动状态的判断已经有了一定的基础 也学习了牛顿三大 运动定律 初步具备了以加速度为纽带的运动与力关系的知识体系 本节课通过实验探索 匀速圆周运动的规律 再一次帮助学生认识物体的运动及其受力之间的关系 另外 高中 阶段是培养学生抽象思维能力和实验探究能力的重要时期 通过教学 使学生经历探索做 匀速圆周运动物体的向心力与物体质量 运动半径和角速度的关系的过程 感受科学探究 的方法 本次课的探索过程仅仅是众多探索中的一次 经常使学生经历这样的过程 感受 过程中的方法 将实现培养学生科学探究能力 提高科学素养的目的 二二 教材分析 教材分析 圆周运动是一种常见的运动 通过本节的学习 深入理解其产生原因 并能对日常生 活中圆周运动问题有正确的理解和判断 这部份知识是本章的重点 学好这部份知识 又 可以为学习万有引力的应用做好必要的准备 教材中没有采用矢量推导的方法先导出向心 加速度的公式 再由向心加速导出向心力公式 而是通过大量的事实 说明做匀速圆周运 动的物体始终需要一个指向圆心的力 向心力的作用 再通过实验证明该向心力大小 F mr 2 进而由牛顿第二定律得出向心加速度的公式 a r 2 三 教学目标三 教学目标 1 1 知识与技能知识与技能 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 能运用向心力和向心加速度的公式解答简单的有关问题 2 2 过程与方法 过程与方法 经历形成向心力概念的过程 培养学生观察 分析 归纳能力 经 历探索向心力 F 与哪些因素有关的过程 学习控制变量法 感受科学探究过程中 部分环节 培养学生分析论证等能力 3 3 情感态度与价值观 情感态度与价值观 发展学生对科学的好奇心与求知欲 培养学生参与活动的热 情 和与他人合作的精神 四 教学方法四 教学方法 1 采用讨论教学法 例举学生熟知的相关事实 引导学生分析 归纳这些事实的 共性特点 建立向心力的概念 2 采用实验探究教学法 设计不同的实验解决学生心中不同的疑问 有定性实验 半定量实验以及借助于传感器进行测量的定量实验 使学生多次经历实验的过 程 发展学生的探究能力 五五 教学过程 教学过程 一 一 复习引入新课复习引入新课 上节课我们学习了描述匀速圆周运动快慢的物理量线速度 v 角速度 和周期 T 它 们之间有什么关系呢 板书 板书 v r 2 T v 2 r T 在匀速圆周运动中 物体的速度 方向 时刻在发生变化 这种变化一定是由于力而 2 引起的 那么 做匀速圆周运动的物体究竟受到了怎样的力呢 这正是我们今天要研究的 问题 板书板书 第五节 向心力 向心加速度 二 新课 二 新课 1 1 向心力的概念 向心力的概念 引入引入 中国是杂技大国 有一个大型杂技叫飞车走壁 不知道大家看过没有 教师介绍飞 车走壁的杂技 老师今天在教师为大家带来了飞车走壁 将四驱车放在塑料垃圾 篓内 演示飞车走壁 四驱车做圆周运动 那在我们的身边还有哪些做圆周运动 的例子呢 请同学们举几个例子 学生 地球绕太阳的运动可以近似看成圆周运动 教师 除此之外 老师还准备了几个圆周运动的实验 飞车走壁 小球在水平光滑桌面 圆锥 摆 人造卫星绕地球圆周运动 CAI 教师 上述这些物体在运动方面具有共同特点 都做圆周运动 那么 它们在受力方面 是否也具有共性特点呢 请同学们对每个物体进行受力分析 并寻找它们在受力方 面的共同点 学生活动 进行受力分析 寻找共同点 经过学生之间的讨论以及师生之间的交流 发现做匀速圆周运动的物体的受力都有一 个共同特点 既都存在一个指向圆心方向的力 这个力是重力 弹力 摩擦力或其他力的 合力 我们称它为向心力 向心力是按效果命名的 巩固训练 巩固训练 教师 看几个例子 说出向心力是什么性质的力 例 游乐场的海盗船 旋转的餐桌上的盘子 旋转的漏斗内的玻璃球 2 2 探索向心力大小与什么因素有关 探索向心力大小与什么因素有关 教师 向心力大小与哪些因素有关呢 有什么样的函数关系 请同学们先用手中的实验器 材进行实验 再根据你对实验的观察 提出猜想 学生活动 学生分成几个小组 利用老师提供的实验器材 自己设计实验 初步判断出向 心力与质量 线速度 半径有关 让学生试着说出观察到的现象和判断依据 教师 鼓励学生大胆猜测 指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用的思想方法 它 不是无根据的幻想 是有客观根据的 猜想是否正确 要靠实验检验 被实验肯定 的猜想 就是实验规律 被实验否定的猜想 应该放弃 重新提出新的猜想 再用 实验来检验 教师 刚才同学们已猜想大向心力可能与 m v r 有关 那么 我们的猜想是否正确呢 我们将通过怎样的实验来检验一下 先请思考 a 向心力可能与那么多因素有关 怎样研究 请大家说说实验步骤 b 实验中如何控制变量 需观察 记录什么 请大家设计记录数据的表格 3 学生活动 讨论实验步骤 设计记录实验数据的表格 列表如下 教师 利用课件介绍向心力演示的构造和使用方法 再进行演示实验 研究向心力与角速度 质量 半径等的关系 得出向心力 向心加速度表达式 经过分析比较得出结论 F m F F r 教师引导并讲明进一步精确的实验得出 F m 2r 即 F m 2r 得到公式 F F m m r r mvmv r r 再由牛顿运动定律 推出 a a r r v rv r 3 3 利用传感器验证 利用传感器验证 随着科学技术的进步 我们可以用更先进的仪器来验证它们之间的关 系 通过传感器得到向心力和角速度的实验数据 并进行二次函数的拟合 再次证明向心 力的大小与角速度的平方成正比 巩固训练 巩固训练 一全自动洗衣机技术参数如下表 试计算刚脱水桶工作时衣服所具有的向心加 速度为多少 是重力加速度的几倍 为什么脱水桶能使衣服脱水 春兰春兰 XPB46 801 波轮洗衣机主要技术参数 波轮洗衣机主要技术参数 电源 220V 50HZ脱水方式 离心式 功率 洗涤 330W 脱水 280w转速洗涤 脱水 转 分 40 800 外形尺寸 长 500 宽 530 高 900mm 内桶尺寸 直径 深度 mm 400 680 由表可知由表可知 r 0 2m T 60s 800 所以所以 向心加速度 a 2 T r 1402m sr 1402m s 脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶壁 衣服与脱水桶一起做匀速圆周运动 衣服所具 有的向心加速度为 1402m s2 是重力加速度的 143 倍 由此可见 一个水滴它需要的向心力 大约是其自身重力的 143 倍 衣服不可能 提供给水滴这样大的向心力 于是水与衣服就分离了 并从棉壁的小孔中飞出去 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 作业 作业 1 再想一些生活中做圆周运动的例子 并分析它们所受的向心力 2 将传感器的实验数据发给学生 让学生选取其中的 8 组实验数据 进行描点作 F 图 培养学生处理实验数据和分析能力 控制变量关 系向心力大小的比较 r m1 2m2 m r1 2r2 m r 1 2 2 4 二 课例评析二 课例评析 整堂课充分体现了新课程对物理教学的要求 较好地实现了学习目标中 知识和能力 过程和方法 情感态度和价值观 三个维度的协调统一 本节课在知识目标上有两个 一是建立向心力的概念 二是掌握向心力公式 该教学 设计创建的物理情景 提供的实验方案 不仅使学生经历了建立概念 发现规律的过程 也很好地落实了过程目标和情感目标 具体的说 有以下几方面 1 在建立向心力概念的教学过程中 飞车走壁 的演示实验取材简单 效果理想 有效 地激发了学生的好奇心和学习兴趣 2 飞车走壁 圆锥摆等现象中 物体都做圆周运动 具有运动方面的共性 由此启发学 生对这些物体的受力进行分析 寻找受力方面的共性 使学生经历了分析 比较 归 纳等思维过程 也体验到了成功的喜悦 3 在探索向心力规律的教学环节中 做到循序渐进 由学生的定性感受 到教师的半定 量演示 到传感器的准确测量 能激发学生主动参与 学生通过小球 橡皮筋等器材 去感受向心力的大小 为提出猜想提供了事实依据 在教师进行演示实验之前 教师 要求学生根据控制变量法说说实验步骤 并要求学生设计记录实验数据的表格