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1、首都师范大学附属云岗中学 高中物理组 刘文涛 教学设计京教杯教学设计向心力姓名：刘文涛区县：丰台区学校：首都师范大学附属云岗学校手机：13146534809邮编：100074E_mail: 时间2016年3月17日课 题向心力授课年级高一年级前端分析教学内容分析物体做匀速圆周运动时所受到的合外力提供向心力，它是本章圆周运动的重点，也是后面天体，磁场学习的基础。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，在这里增加了一个演示实验，就是以用传感器和向心力演示仪，可以比较精确的把学生的实验结论逐一验证，定量的分析出向心力与
2、质量、半径、角速度的关系，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。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。学生知道曲线运动的条件，能够对一些情景进行受力分析。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，这个力有何特点？学生带着这些疑问来进入本节课的学习。 教学设计思想在以往的教学中
3、，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。而采用传统的实验装置对于向心力大小的探究只能定性分析。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。教学目标知识与技能1、理解向心力的概念；2、知道向心力的特点；3、通过向心力演示仪实验，理解向心力大小的影响因素过程与方法1、通过实验探究，学习控制变量的科学方法2、通过模拟实际问题，学
4、习模拟实验的方法情感态度与价值观1、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。2、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、向心力的概念的建立。2、探究向心力大小实验现象和分析教学难点1、理解向心力的概念；2、探究向心力大小实验的分析教学流程：情景引入摩托车拐弯播放视频激发兴趣并提出问题用小球模拟研究培养用实验研究问题的方法拓展到生活中的情景，分析相同点联系生活实例，拉近和学生的距离讨论影响向心力的大小因素gggg小讨论向心力的特点建立向心力概念联系已学知识，引导学生继续探究从特殊到一般，找到事物的共性实验
5、探究向心力大小特点培养学生的实验能力回顾总结gggg小加深印象，强化记忆教学过程教学内容组块设计意图教师活动学生活动教学资源情境引入激起学生的好奇心并提出问题和学生一起模拟骑车拐弯提出问题：为什么会向内侧倾斜？观看视频：摩托车比赛；注意姿态和同学们模仿骑摩托车时候的姿态，直线行驶；向左拐弯，观看同学们的姿态。直行时候你是什么动作，拐弯时呢？往内侧倾斜。为什么向内侧倾斜呢？拐弯时候我们可以把物体近似的看成匀速圆周运动，要想解决这个问题，我们还要从匀速圆周运动开始研究。学生思考并讨论 播放视频资料用实验模拟分析问题初步理解向心力，培养学生运用实验的意识引导学生用绳球模拟拐弯运动提出问题：绳子的拉力
6、有什么特点？根据这一特点，我们可以怎样命名？你怎么样让小球在水平面上做匀速圆周运动？我们让绳子保持水平方向。把俯视图画在黑板上。不同位置的拉力有什么特点？我们可以把这样的力叫什么？我们这节课来一起学习向心力。展示课题向心力操作、体验、交流思考并回答问题带绳子的小球联系生活实例继续分析完善向心力概念拉近学生和知识距离，增加感性材料展示旋转秋千和月球绕地运行图片。引导同学画出受力分析，联系不同情境，找到运动和受力的共同点。综合学生讨论结果，引导学生得到完整的向心力概念。强调指向圆心的合力。生活中还有很多匀速圆周运动的实例，比如旋转秋千。谁在做匀速圆周运动？你能不能分析一下它的受力情况？这个情景如果
7、不好想象，我们可以用小球来模拟一下。同学：模拟，分析交流画出旋转秋千的运动轨迹、圆心和受力分析；月球围绕地球转，谁在做匀速圆周运动运动？月球受到了什么力？简单介绍万有引力画出月球的轨迹、圆心和受力分析；在老师的引导下积极思考并交流，得出结论。展示图片向心力的特点再一次通过小球实验，让学生感受到向心力的方向在变化，向心力是变力。向心力是由指向圆心的合力提供的。总结向心力的特点我们发现它们都受到的合力都是指向圆心的。这就是刚才提到的向心力，我们能不能给向心力下一个定义呢？什么是向心力讨论交流向心力有什么特点呢？很明显，它是时刻指向圆心的。（1）向心力的方向向心力是恒力还是变力？讨论交流 （2）向心
8、力是变力讨论交流：向心力和重力、弹力、摩擦力有什么区别？向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供（3）效果提示：受力分析时能说物体受到了一个向心力吗？在实际感受和理论分析讨论后得出向心力的特点带绳子的小球探究向心力的大小相关因素通过实验，猜想相关因素，培养学生语言表达和设计实验的能力引导学生进行对比实验，发现圆周运动中需要的向心力和m、w（v）、r有关。在同学展示说明时，指导学生注意控制变量和对比。由于w、v、r三者具有关系，就不用都作为因素研究了。根据学生的思考方法，得到了初步结论。刚才我们分析了向心力的概念，以及向心力的特点。接下来我们来研究一下向心力的
9、大小。请同学们继续模拟刚才的实验，改变条件，看看向心力有什么变化。学生模拟实验，交流讨论。你觉得向心力大小和什么因素有关？你是怎样得到刚才的结论的（怎么做的）？规范学生的说法，要在其他条件一定的时候。某物理量越大，F也越大。多次提问，得出向心力可能和m、w、r有关。由于线速度、角速度、半径三者满足v=wr的关系，两个确定了之后，另一个也就确定了。所以我们在这里考虑角速度和半径，线速度就不用一起讨论了。进行对比实验，感受不同情况下的区别以及原因。能把自己的想法表示清楚。F与w、w2的关系（r、m一定）F和m的关系（r、w一定）F和r的关系（m、w一定）在m、r一定时定量分析F与w关系培养学生识图
10、和实验能力进行仪器介绍，让学生知道F、w、r、m的测量途径和参数。并对仪器中的原理有基本了解。对界面介绍，为了更直观的看物理量之间的关系，我们把它们以图像的形式表现。让物体做角速度逐渐减少的圆周运动，得到一系列F和w的值渗透化曲为直的思想，通过分析F-w与F-w2的图像，并在excel中进行线性拟合得到在m、r一定时F与w2成正比的结论通过这个图像，你有什么结论？讨论交流整个过程中，质量、半径不变，角速度越大、向心力也越大。我们发现图像有点像抛物线。能说F和w成正比吗？把横轴w变成w2。进行直线拟合。调节大小，看拟合值很接近1。可以说明什么？M，r一定，F与w2成正比； 学习实验原理和分析方法
11、，能分析数据得出结论 进行多图像对比，分别得出在其他条件一定时，F和m、r的关系逐渐增加研究物体质量，得到一系列不同质量下的F-w关系，把图像综合在一起，就能得到几组在w一定时，F和m的数据。进行线性拟合。引导学生用类似的方法，分析在w、m一定时，F和r的关系。进一步学习实验中的数学方法，并能初步的进行使用总结巩固所学的知识 向心力 来源：匀速圆周运动的向心力由指向圆心的合力提供方向： 沿半径指向圆心，方向不断变化。特点： F 与V 始终垂直, 是变力。大小Fm2r作业巩固所学知识配套练习题教学反思 以往在本节课的教学中，利用传统的向心力演示仪的方法比较常见。传统方法的不足是不能很好定量测量他
12、们之间的关系，只能通过比例关系大致得出结论，数据样本不够多。本节课最后的实验利用传感器试验和数据拟合功能，很好的体现了正比关系，把质量角速度半径三个影响因素都做了很直观的验证。既让课程整体更加科学、有逻辑，也让学生的数学方法和识图能力有锻炼的机会。 本节课的一个重点也是难点是向心力概念的建立。特别是让学生理解向心力并不是物体真正受到的力，这一点比较抽象，教师应注意把握语言的简练，深入浅出的加以说明。由于整堂课探究实验也不容易理解。时间的把握就十分重要。根据具体班级的实际情况，课前的准备工作还需要加强。传感器和作图分析可以在平时教学中多加运用，比如胡克定律、动摩擦因数测定等内容中都可以进行使用。附录：传感器各部分作用力传感器，可以测得研究物体受到的拉力。拉力提供向心力。可以上下调节位置，进而改变半径连接力传感器和研究物体的线。研究物体，质量为58g，可以放入100g一个的砝码改变质量，最多放三个配重，保持和研究物体相同的质量和相对位置，保持转动过程的平稳横梁，可以绕着转轴转动，带动横梁上的研究物体做圆周运动。横梁上有刻度，可以调节配重和研究物体的位置，改变圆周运动的半径转轴，手动转动转轴，研究物体会随着横梁转动，角速度会越来越小角速度传感器，可以测得角速度随时间的变化