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1、向心力 向心加速度教学设计武夷山一中 孙书熙一、教学内容分析向心力是物体做匀速圆周运动时所受到的合外力，它是本章圆周运动的重点。由于这一节内容比较多，可分为两个课时，第一课时讲述有关向心力的概念，第二课时是生活中向心力的应用实例，而本教学设计是第一课时有关向心力的概念。本节课的教学重点和难点是学生如何建立向心力的概念，为了使学生容易接受，教材采取以实验为基础加上必要的简单的理论分析的方法，在这里，编者增加了一个演示实验，就是借助向心力演示器进行实验，把学生的实验结论逐一验证，从而验证了向心力公式，更有力说明了实验的科学性和重要性。课本35页中的“讨论与交流”这一点学生往往觉得抽象，只是理论来分
2、析，这里编者把它改成实验探究，这样学生通过实验亲身感受，定性分析，这比理论分析更具有说服力。二、教学对象分析在前面的教学中，学生已经学习了匀速圆周运动，对匀速圆周运动有了一定的理解。知道描述匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、转速等，并理解线速度、角速度、周期、半径之间的关系。学生知道在转动装置中，共轴的轮子上各点的角速度相等；皮带转动（不打滑）中，凡和皮带接触的点，线速度的大小相等。这些都为本节课的学习奠定了基础。学生知道匀速圆周运动是一种变速运动，因为它的线速度方向时刻在变，但只是表面的知道，更深一步来分析，为什么线速度的方向时刻在变？是什么力来改变物体的这种运动状态，这个力有
3、何特点？学生带着这些疑问来进入本节课的学习。三、教学设计思想及策略在以往的教学中，课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向，老师满堂灌，学生被动的接受，很难从多方面培养学生的综合素质。而新课程强调“将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向获取知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神”。为此本教学设计和教学实施就是采用学生实验探究和教师演示实验相结合的实验探究教学法。本节首先通过日常生活经验和观察中的两个实例，提出问题，加上老师的即时演示实验，其现象更加深学生心中的疑惑，激发他们求知探索的欲望，更易引起学习的兴趣。然后学生亲
4、身进行实验探究来感受向心力。当学生对向心力的概念有了一定的认识后，就进一步提出向心力的大小与哪些因素有关呢？可以先让学生根据前述实验做出猜想，然后再让学生设计实验对猜想进行验证，教师可以按照教材的设计指导学生完成，进一步强化学生对向心力的感性认识。教师还借助了向心力演示器进行实验，把学生的实验结论逐一验证，从而验证了向心力公式。接着运用牛顿第二定律，给出向心加速度的公式，让学生明白匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小不变，但方向时刻在改变。最后把课本35页的“讨论与交流”改成实验探究，这样学生通过实验亲身感受，定性分析，这比理论分析更具有说服力。本节课的教学重点和难点是学生如何建立向心力的概
5、念，而突破这一点的办法是让学生进行探究实验，让学生亲身感受，获得感性认识。由于本节课学生实验探究活动比较多，教学中老师需根据学生的实际能力去引导学生进行实验，必要时做出指导。实验中提倡学生敢于动手，严谨、细致、耐心的进行实验，观察实验现象并能分析，小组之间讨论与交流，归纳结论。本节课以实验探究为主线，以问题和小组交流贯穿课堂的始终，把传授知识、培养能力和学生情感有机的结合起来。四、教学目标及教学重点、难点教学目标知识与技能1理解向心力的概念。2知道向心力大小与哪些因素有关，理解公式的含义。3理解向心加速度的概念，结合牛顿第二定律得出向心加速度的公式。过程与方法1通过实验，体验和感受做匀速圆周运
6、动的物体需要向心力。2先猜想影响向心力大小的因素，再进行实验探究。3通过演示实验，验证匀速圆周运动的向心力公式，结合牛顿第二定律得出向心加速度的公式。情感态度与价值观1通过亲身的探究活动，使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培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态度，养成严谨、细致、耐心的实验修养。教学重点1理解向心力的概念。2学生实验探究：感受向心力和影响向心力大小的因素。教学难点理解向心力的概念。五、教法学法学生实验探究，教师演示实验相结合；学生思考、猜想、讨论，教师提问、讲解相结合。六、
7、教学用具和课时安排质量不同的小物体（钢球、木球）、小绳、圆珠笔杆、向心力演示器、圆环轨道、CAI课件、多媒体投影设备。课时安排1课时。八、教学过程教学环节教学内容及教师组积活动学生主体活动设计意图及说明情景设疑引入新课1同学们跑步转弯时，身体会自然的怎么样？（例如4*100米接力赛）2在湿滑的水泥路上转弯时，无论是骑自行车还是驾车，必须怎么办？3教师演示：把小球在不同的高度沿着斜面轨道滚下时，观察通过圆环运动的情况。（例如娱乐场所里玩“过山车”游戏）你知道其中的奥秘吗？物体做圆周运动的条件是什么？这就是我们这一节课要探究的问题了。1由于学生对前面的两个问题有很丰富的日常经验，会大胆发言。2观察
8、实验现象，对现象和老师提出的问题进行思考，产生悬念。从日常生活情景中构建物理情景，以培养学生把生活与物理联系一起的习惯，特别是演示实验的现象，使学生产生悬念，激发好奇心和探索欲望。实验与探究教师指导学生做课本实验，提出问题：1你牵绳的手有什么感觉？2如果增大或减小小球的线速度，手的感觉有何变化？3如果松手，将会发生什么现象？4小球匀速圆周运动受到哪些力的作用？合外力是哪个？这个力起什么作用？学生亲身进行实验探究，然后小组讨论交流，归纳结论，回答老师的提问。这实验简单易做，效果明显，学生通过亲身感受使学生获得成功的乐趣，实际教学效果表明学生乐于参与观察，敢于实验。引出向心力概念1承上启下，引出向
9、心力的概念：维持物体做匀速圆周运动需要一个指向圆心的力的作用，这个力就叫向心力。2配合演示动画片。3教师强调：使物体做匀速圆周运动的向心力只是合外力，并不是真正受到的力；向心力的作用只是改变速度的方向，不改变速度的大小。（举例对比：F与V同一直线时，F对V的作用）引导学生回答物体做匀速圆周运动的条件。学生观察、思考、回答、理解、记录。向心力的概念是本课的难点，加上新教材没有明确向心力的概念，教师应深入浅出地做出理论分析，使学生容易接受。猜想与假设1教师提出问题：向心力的大小与哪些因素有关？2引导学生设计实验并对猜想进行验证。学生根据前面的实验作出猜想，一般学生都会各抒己见，大胆发表自己的猜想。
10、最后师生共同讨论，得出实验探究的方案。学生经历了“提出问题猜想与假设设计实验实验探究分析与论证交流与合作得出结论”等一系列过程，亲身体会到科学探究的过程实验与探究教师演示动画片，让学生知道怎样使用器材探究。同时明确：细绳的拉力提供圆周运动所需的向心力。注意用牵细绳的手的感觉来判断向心力的大小。教师强调实验时要注意安全。用先前准备的空心圆珠笔杆和实验室配备的带小绳的铁球、木球。学生按照先前设计的方案进行实验与探究，对猜想进行验证。实验后小组内互相交流感受，进行分析、讨论、总结结论：（1）当m、相同时，r越大F越大。（2）当m、r相同时，越大F越大。（3）当、r相同时，m越大F越大。培养学生养成严
11、谨、细致、耐心的实验修养。演示实验教师先介绍向心力演示器的结构和使用方法，然后进行如下操作如下：（1）用质量比为2：1的钢球和铝球，使他们运动的半径r和相同，观察得到露出的红白相间方格数比值为2：1，即两个球所受向心力的比值也为2：1，因此F与m成正比。（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，比值为2：1，向心力的比值为4；1，因此F与2成正比。教师由此验证向心力大小的公式：Fmr2学生观察、思考、分析，然后根据推导向心力的另一表达式。培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态度，让学生体会到实验在探索物理规律中的作用和方法。引出向心加速
12、度的概念做圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，根据牛顿第二定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，所以称为向心加速度。（对比：直线运动中的加速度与向心加速度的区别。）学生结合牛顿第二定律得到：让学生明白匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小不变，但方向时刻在改变。所以匀速圆周运动又是一种变速运动。实验与探究看课本35页的“讨论与交流”，引导学生从公式和转换成公式Fmr2和进行探究：同一物体做匀速圆周运动时，当半径比较大时，向心力比较大还是比较小？教师引导学生探究实验，如图示：其中小球分别到绳结A、B的距离比为2：1。引导学生手握绳子，使小球在水平方向做匀速圆周运动，请
13、另一位学生帮助：看着手表，每秒钟喊2次口令。操作一：手握绳结A，手握绳子，使小球每2次口令运动1周，即每秒1周。操作二：改为手握绳结B，仍使小球每秒运动1周。操作三：又改为手握绳结A，但使小球每秒钟运动2周。以上3次实验学生注意体会绳子拉力的大小。师生共同归纳：操作一与操作二m、相同，但r越大F就越大。操作二与操作三m、v相同，但r越小反而F就越大。学生对课本35页的“讨论与交流”往往有点迷糊，难以理解。现在能通过实验亲身感受，定性分析，学生才确信真理，这比理论分析更有说服力。举一反三，即从公式看，当一定时，a与r成正比；从公式看，当v一定时，a与r成反比。总结与作业1对本节课内容进行小结。2作业：练习课本37页习题1、2学生知识回顾巩固所学的知识检测所学的知识
