2019-2020年高中物理 向心力向心加速度教案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 向心力向心加速度教案 新人教版必修21.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=r2 和a=v 2/r”。2.教学环节设计 本节课的设计流程为：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=mr2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=r2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】一、教学目标 1、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、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、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 1、重点：向心力大小与m、r、的关系 2、难点：（1）理解向心力的概念； （2）理解公式a=r2 和a=v 2/r。 三、教学方法：启发、讨论、实验探索法 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、教学过程教师活动学生活动设计说明一、趣味实验 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。教师活动学生活动设计说明二、观察分析 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 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，Fm, Fr, F2,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Fmr或Fm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。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。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。教师活动学生活动设计说明四、逻辑推理 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ar或a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到的合外力就称为向心力。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。五、应用反馈 指导实践1.题目背景：演示实验1A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。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】【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 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1374所示。在一张纸上画一个直径约为3040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。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。在探究过程中，教师要给学生提供必要的物理情景、实验器材和多媒体资源，引导学生去发现问题，使学生产生探究的动机，从而提出问题，解决问题，体验问题。整个教学过程中，教师是一个引导者和参与者，组织者和帮助者，学生是学习的主人，课堂上教师要组织引导学生交流讨论，充分重视学生在探究过程中的情感、态度与价值观的培养。