圆周运动的向心力

圆周运动的向心力圆周运动的向心力 密云县教研中心 金政国 教学设计思路教学设计思路 一 教学理念 本节课的教学设计力图实现 让学生积极参与 乐于探究 勇于实验 勤于思考 的 教学理念 在课堂教学中以问题为主线 倡导情景设置 生生交流 在自主 合作 探究 的氛围中 引导学生自己提出问题 努力促使学生成为一个研究者 实践者 开拓者 二 教学方法 改变学生的学习方式 努力引导学生进行自主探究式的学习 整个教学设计始终围绕 问题 引导学生进行交流并逐步解决问题 课堂上更多的时间留给学生发表自己的见解并 相互进行交流 讨论 转变学 教方式 努力体现学生的主体性 重视学生学习过程中思 维的参与和实践体验 三 教学手段 通过学生实际参与的体验圆周运动产生的条件的问题情景引导学生提出问题 激发学生的 求知欲 通过探究影响向心力大小的因素的实验增加学生的参与深度 培养学生的科学探 究精神 学习任务分析学习任务分析 一 通过上一节的学习 学生已经具备学习向心加速度和向心力的能力 通过本节课 进一步提高学生对已有知识的理解能力和分析 解决问题的能力 二 学生通过亲自实践探究和实验探究 共同协作 揭示影响向心力大小的因素 同 时让学生体验运用知识解决问题获得成功的喜悦 激发学生学习的兴趣 本节课中圆周运动的向心力是运动和力关系的深化和延伸 可以使学生进一步加深对 力的概念的认识 教材的重点是对物体做圆周运动的条件和向心力的决定因素的探究 圆 周运动是物体做曲线运动的特例 在本节课的教学中 引导学生由浅入深地从三个层次展开讨论 第一层次 在所设置的情景基础上 初步探讨得出物体做匀速圆周运动的条件 要 有向心力的作用 第二层次 认识向心加速度 第三层次 探究决定向心力大小的因素 通过上述三个层次的探究 学生对圆周运动向心力的认识就水到渠成了 教学重难点 教学重难点 教学重点 归纳总结物体做圆周运动的条件 归纳影响向心力大小的因素 教学难点 归纳总结物体做圆周运动的条件 学习者分析 学习者分析 学生在学习本节内容之前 已经掌握如何描述匀速圆周运动 同时 学生已经较扎实 地掌握了动力学的分析方法 知道力是改变物体运动状态的原因 已经系统地学习过物体 做曲线运动的条件的知识 学生已经完全具备了研究和学习圆周运动向心力的基本能力 教学目标教学目标 一 知识与技能 1 通过对圆周运动实例的分析 归纳总结物体做圆周运动的条件 理解向心力的概 念 2 理解加速度的概念 能利用公式计算向心加速度的大小 3 归纳影响向心力大小的因素 理解公式的确切含义 二 过程与方法 1 通过对物体做圆周运动的条件的体验式研究 通过对物理现象的观察 分析和归 纳 体会实验探究的方法 2 通过对向心力大小决定因素的研究 提高学生的科学探究能力 体会物理研究的 重要方法 实验方法 三 情感态度与价值观 1 通过亲身的探究活动 学生获得成功的乐趣 培养学生参与物理活动的兴趣 2 培养学生对科学的求知欲 乐于参与观察 敢于实验 体会实验在探索物理规律 中的作用和方法 3 培养学生实事求是 尊重客观规律的科学态度 培养学生在实验中严谨 细致 耐心的态度 教学准备教学准备 结实的细线拴着一个小钢球 秒表 J2130 向心力演示仪 质量不同的小球 钢球 木球 多媒体投影设备 教学过程 教学过程 一 实验探究 引入新课一 实验探究 引入新课 学生分组实验学生分组实验 用一根结实的细线拴着一个小钢球在较为光滑的桌面上做圆周运动 体验绳对手的拉 力 并完成下列思考题 1 增大旋转速度 体验拉力大小的变化 2 增大旋转半径 体验拉力的变化 用秒表计时控制转动速度不变 3 松手后 物体还能继续做圆周运动吗 结论 物体做圆周运动需要受到沿半径方向指向圆心的合力 思考 匀速圆周运动是曲线运动 速度方向时刻在变化 所以做匀速圆周运动的物 体一定受到合外力作用 做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点 猜想 有的同学根据刚才的探究实验 猜想进行受力分析 有的同学根据力的定义想 到 力是改变物体运动状态的原因 进行受力分析 提出课题 2 2 圆周运动的向心力 二 探索物体做圆周运动的条件二 探索物体做圆周运动的条件 在同学们猜想研究的基础上 大屏幕投影教材第 26 页图 2 2 2 并提出下列思考 题 1 对研究对象作出受力示意图 2 猜想合力的方向 检验完善自己的猜想 3 合力的方向应该指向哪里 在学生研究讨论的基础上 师生共同得出结论 大量事实说明 物体做圆周运动的条件是必须受到一个指向圆心的合外力 这个指向 圆心的合外力就叫做向心力 思考 1 通过对图 2 2 2 中三个物体的受力分析 你认为向心力由那些力提供 2 你认为向心力是按力的性质命名的还是按力的作用效果命名的 在同学们思考 研究讨论的基础上 师生共同得出结论 向心力是根据力的作用效果命名的 它可以是一个力 可以是某个力的分力 也可以 是几个力的合力 请学生列举生活中物体做匀速圆周运动向心力来源的实例 物理学史教育 牛顿对向心力与圆周运动的关系的认识 三 认识向心加速度 由教师直接给出向心加速度的表达式 三 认识向心加速度 由教师直接给出向心加速度的表达式 1 方向 由牛顿第二定律得出 沿半径方向指向圆心 2 大小 直接给出 详解参见教材第 30 页的 课外阅览 然后根据第一节的内容得出 a 的其他表达式 交流与思考 从看 似乎 a 跟 R 成正比 从看 似乎 a 跟成 R 反比 你能解答 这个问题吗 四 由牛顿第二定律结合向心加速度的表达式 学生可以自己得出向心力的表达四 由牛顿第二定律结合向心加速度的表达式 学生可以自己得出向心力的表达 式 学生可以适当讨论 相互启发 完成几组常用表达式的书写 式 学生可以适当讨论 相互启发 完成几组常用表达式的书写 以上内容 1 课时 五 探究影响向心力大小的相关因素五 探究影响向心力大小的相关因素 学生实验 用 J2130 向心力演示仪分组探究影响向心力大小的因素 教师先介绍向心力演示仪的结构 原理和使用方法 然后提出下列问题引起学生的思 考 怎样研究一个物理量和诸多物理量的关系 启发学生运用控制变量法 学生实验 探究向心力与物体的质量 运动的半径和角速度的关系 请学生汇报自己的实验结果 1 用质量比为 2 1 的钢球和铝球 使他们的运动半径 R 和 均 相同 观察露出 的红白相间方格数比值为 2 1 即两球所受向心力的比值也为 2 1 因此 F 与 m 成 正比 同理得出 2 当 m 相同时 半径比为 2 1 向心力的比值也为 2 1 因此 F 与 R 成 正比 3 当 m R 相同时 角速度 比值为 2 1 向心力的比值为 4 1 因此 F 与 2 成正比 在学生思考 研究讨论的基础上 师生共同得出结论 向心力的大小与物体的质量 m 圆周半径 R 转动角速度的平方 2 正比 即 F mR 2 六 实践应用六 实践应用 完成教材第 29 页例题 体验圆周运动的应用 七