向心力教学设计

          古镇高级中学  熊昌坚

一、设计思想

向心力一节是圆周运动的动力学基础，这节课我本着“以学生熟悉的情景为铺垫、以质疑引导为主线、以体验探究为载体、以多媒体材料为辅助、以培养学生的探究思维为主旨”的设计思路，从大量的实景图片和视频切入圆周运动的力学研究，利用上一节的向心加速度方向、大小表达式等已有知识，引导学生以牛顿第二定律为依据，得出向心力的定义，效果，大小表达式。

二、教学目标

知识与技能

1．理解向心力的定义、效果及其表达式的确切含义。

    2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算。

    3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。

过程与方法

1．利用牛顿第二定律，体验从向心加速度到向心力的导出过程，教师启发、引导，学生自主阅读，讨论、交流、评价研究的成果，提高分析问题、解决问题的能力。

    2．通过“做一做”体会向心力大小，来源和影响因素，用圆锥摆实验粗略验证向心力的表达式及大小的相关因素。 

    3．进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点。

情感、态度与价值观

   1．在实验中，培养学生动手、探究的习惯。

 2．体会实验的意义，感受成功的快乐，激发学生探究问题的热情、乐于学习的品质。

三、教学重点

1．体会牛顿第二定律在向心力上的应用。

    2．明确向心力的意义、作用、公式及其变形，并经行计算。

四、教学难点

   1．对向心力的理解及来源的寻找。

2．运用向心力、向心加速度的知识解决圆周运动问题。

五、教学准备

本节资源的收集主要来源于教学参考书、教辅资料和网上资源，辅以图片、视频、实物投影等多媒体的融合。

 六、教学过程

（一）、 引入新课：

复习提问：匀速圆周运动的物体的加速度——向心加速度，它的方向和大小有何特点呢？

学生回答后进一步引导：那做匀速圆周运动物体的受力有什么特点呢？我们从下面几个常见的物理情景入手，对它做一个猜想

大屏幕：提供物理情景

①花样滑冰女选手绕男选手的匀速旋转（视频）

②绳拉小球在唱片上匀速转动（视频）

③勇敢者转盘（图片）

④卫星绕地球运动（图片）

学生很容易说出应该有一个指向圆心方向的力，教师进一步引导从理论上如何支持这一猜想呢？

学生可说出由于向心加速度指向圆心，由牛顿第二定律，必然力也指向圆心。

教师总结：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心方向的合力，引出向心力定义。

本环节通过学生熟悉的物理情景问题做猜想的背景，便于引发学生从已有物理知识出发思考，引出新知。

（二）、新课教学

（1）、向心力

大屏幕投影向心力的定义、方向

以情景③为例，课件演示，让学生自己分析出向心力的作用效果，接着引出向心力大小的寻找，学生很容易用牛顿第二定律推导出向心力大小表达式，教师找出具有代表性的学生推导在展台演示，其他学生评价交流。

学生分组做教材中的“做一做”，体验向心力大小，具体环节如下：

阅读教材p54 ，分组实验，体会向心力大小的影响因素,回答下列问题

1.实验中采取了怎样的实验方法？

2.通过实验你得到了什么结论？

3.手所受到的力是向心力的大小吗？

学生通过合作体验加深了对向心力大小、来源、影响因素的理解。

实验验证：学生阅读教材实验部分回答下面问题

1．简述实验需要验证的是什么？

2．测量哪些物理量?

3．需要什么实验器材?

4.实验误差的主要来源是什么？

以上问题由学生回答，教师补充，然后让两个同学上前演示实验，边演示边讲解，用实物投影投射其实验过程。

此过程要求下面的同学注意观察、思考，一会儿给实验者提问、评价。（如操作中的不规范、改进等）

教师对不完善的地方做出指正。

本过程贯穿阅读、归纳总结、动手能力的训练，通过学生亲自经历研究过程， 体验成功的乐趣是新课程的重要理念，让学生自己探究问题，可以激发学生的学习兴趣和学习动机，同时也可以使他们养成善于运用知识的习惯。

（2）、向心力来源探究：

回顾刚才的几个圆周运动的实例，让学生分析：

1．向心力是不是物体另外受到的一个力？

2．怎样去寻找向心力？

教师引导总结体会：

1．向心力是根据效果命名的力

2．向心力的来源：可以是各种性质的单个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。

3．匀速圆周运动物体合外力提供向心力

（3）、变速圆周运动和一般曲线运动

观看过山车视频，引导学生回答：

1．过山车做的是不是圆周运动？

2．运动时速度大小变不变？

3．向心力指向以圆心吗？

阅读课本P53－P54思考回答以下问题：

1．变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？

    变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？

2．怎么分析研究一般的曲线运动？

教师引导学生总结：

① 做变速圆周运动的物体所受的力：

Ft ：切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小.

Fn： 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.

② 处理一般曲线运动的方法：

    把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理.

（三）、巩固练习

例1：关于向心力说法中正确的是（    ）

A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；

B、向心力不改变速度的大小；

C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；

D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力

例2：甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（    ）

 A.1∶4    B.2∶3   C.4∶9    D.9∶16

（四）、作业：

1、教材课后题：问题与练习

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式

（五）、教学反思

本设计突出了新课程中重过程、重方法、重体验的理念，始终以情景问题为依托，引导学生思考、总结、归纳，凸现了学生阅读能力、思维探究能力、实验能力和评价能力的培养，注重了信息技术与物理学科教学的整合，但上完本节后，仍有几点反思：

1、我另一个班用的是学生分组实验验证向心力的大小，但做完实验时间就到了，完成本节要用两课时，虽然全体学生参与动手实验，体验深刻、积极性高，但我个人认为验证性实验探究性差些，所以本设计把重点放在学生探究思维的养成上。

2、为了提升学生的自学能力和阅读能力，本设计多处采用的阅读指导法，但有些阅读问题对基础差一些的学生可能考虑不出来，所以可根据学生的实际情况再多搭几个台阶。