向心力教学设计优质课

向心力教学设计

一、教学内容分析：

1.背景分析：

向心力是高中物理新课程必修2的内容，本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运动的，这部分知识是本章的重点和难点，学好这部分知识，可以为后面的天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动打好基础。

应用分析：通过对本章节的教学可以提高学生把生活事例简化为物理模型的能力，复习旧知，强化受力分析能力，用学过的物理规律解释现实生活中的现象，提高学生学习兴趣。

2.结构分析：

教材先由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力的概念，为了让学生对向心力有一个感性的认识，设计了“实验”栏目——“用圆锥摆验证向心力的表达式”。实际上，这个实验除了要验证向心力表达式以外，另外一个目的就是可以让学生体验到“向心力不是一个新的性质力，而是一个效果力”，也即让学生初步学会分析向心力的来源。最后分析一般曲线运动和变速圆周运动中的向心力。

二、学生情况分析：

学生通过前面的学习，理解了质量、力与加速度的关系，了解了描述圆周运动的各个物理量及其关系，认识了匀速圆周运动指向圆心的向心加速度，并且学生已经经历了同学之间相互协作、相互讨论、相互交流及最后的成果展示的学习过程，具备了处理问题的一般思路方法：提出问题—分析问题—解决问题。

三、教学目标：

1.知识与技能

（1）了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的一种力。

（2）知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行简单的情景计算。

（3）知道在变速圆周运动中，合外力的法向分力提供了向心力，切向分力用于加速。

（4）知道一般曲线运动的处理方法。

2.过程与方法

（1）通过对向心力概念的探究体验，让学生理解其概念的内涵。并熟悉处理问题的一般方法：提出问题、分析问题、解决问题

（2）在验证向心力表达式的过程中，体会物理实验在处理问题中的作用。

（3）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，让学生领会解决问题从特殊到一般的思维方法。并学会用力和运动的观

点来分析、解决问题。

3.情感态度价值观

（1）经历从自己提出问题到自己解决问题的过程，培养学生的问题意识及思维能力。

（2）经历从特殊到一般的研究过程，培养学生分析问题、解决问题的能力。

（3）实例、实验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边，调动学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣。

四、教学策略设计：

1.教法与学法：

（1）教法：采用媒体展示，小实验展示，提出问题，演示过程，指导实验，总结结论，反馈评价。

（2）学法：独立观察、分析小结，发表见解，小组讨论，了解原理，动手操作实验，总结分析数据，验证理论，掌握理论，运用规律解决

其他实际问题。

2.教学媒体设计：

视频：水流星、花样滑冰转圈、飞车走壁，三个过程。

黑板：出示标题，例题讲解。

五、教学重点、难点

1．教学重点

理解向心力的概念、公式及匀速圆周运动中供求关系，并能用来进行简单的判断计算。会分析向心力的来源

2．教学难点

理解向心力是一个效果力，会分析向心力的来源，理解匀速圆周运动中供

求关系

六、教学过程

1．导入新课：

情景导入：观看视频：水流星、花样滑冰转圈、飞车走壁。

通过以上视频和动画的观看，让学生体会并重温什么样的运动是匀速圆周运动。更为重要的是，圆周运动的概念也比较自然地在学生头脑中回忆起来。

2．感知向心力（学生自己活动体验）

问题1：在课前实验活动中你观察到了什么现象？

问题2：现在请同学们拿起准备好的一端系着钥匙的绳子，让它在水平面内做匀速圆周运动（注意安全），说出你感觉到了什么？（感觉到绳子对手有

力的作用）

过渡语：由此可看出做匀速圆周运动的物体在指向圆心方向上存在力的作用。本节课我们就一起来探究这个力。

3. 推导向心力表达式：

问题1：匀速圆周运动的性质是什么？（线速度大小不变、角速度不变（周期不变）的曲线运动。）

问题2：匀速圆周运动的向心加速度是如何定义的？表达式是什么？（匀速圆周运动是变速运动，所以有加速度，表达式a n=v2 /r=ω2 r）问题3：匀速圆周运动的向心加速度的物理意义是什么？（描述做匀速圆周运动物体的线速度方向变化快慢的物理量）

问题4：牛顿第二定律的内容是什么？（物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同，表达式：F=ma）问题5：把向心加速度的公式带人牛顿第二定律可得向心力的表达式公式：

F n =ma n= mrω2 = mv2 /r

4.寻找向心力（小组讨论，得出结论）

请同学们观看课件图片，回答：

问题1：行星绕太阳近似做什么运动？为什么行星绕太阳做这种运动？

回答：行星绕太阳近似做圆周运动并且是匀速圆周运动。太阳对行星有引力作用。

问题2：对上面的问题中做匀速圆周运动的物体受力分析且求出合力？学生独立

思考完成受力分析图

问题3：通过上面例子，总结归纳匀速圆周运动的受力特点

总结：定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力

叫做向心力。

特点：方向：时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）

大小：F n = mr ω2 = mv 2 /r = mr(2π/T)2

作用：只改变线速度的方向不改变速度大小

过渡语：下面我们来更深层次的了解这个力。

5．认识向心力（总结归纳，交流评价）

问题1：对于向心力大小的表达，有的同学认为是：F n =F 合；而有的同学根据牛

顿第二定律又认为是： F n =ma n = mr ω2 = mv 2 /r 两个式子你认为哪个正确？如

果都正确请说出它们分别是从什么角度来建立？（交流讨论，思考回答） 回答：两个式子都正确。

式子：F n =F 合是从做匀速圆周运动的物体的受力角度分析了物体能提供的向心

力。

式子：F n =ma n = mr ω2 = mv 2 /r 是用描述匀速圆周运动的物理量描述了需要的向

心力。

过渡语：对于这两个式子是否能够相等？提供的合力是否就等于所需要的向心

力？需要实验来验证。

实验探究：（观察实验现象，记录实验数据，分析实验数据，得出实验结论） 实验目的：

F 合ma n = mr ω2 = mv 2 /r

实验原理：构造一个圆锥摆。一方面由受力分析得到向心力：测量小球的重力mg ，小球到选点的竖直高度h ，小球圆周运动的半径r 。 得出：

h

r mg

mg F ==θtan 合 一方面由小球所受的重力与绳拉力的合力计算提供的向心力：测量物体转动n

圈用的时间t 计算出周期T ，根据公式计算出角速度T πω2=根据向心力公式：r m F n 2ω=