高一物理向心力教案
在古典力學(xué)中，向心力是當(dāng)物體沿著圓周或者曲線軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)，指向圓心(曲率中心)的合外力作用力。向心力是高一物理?？嫉闹R(shí)點(diǎn)之一，下面學(xué)習(xí)啦小編為你整理了高一物理向心力教案，希望對(duì)你有幫助。
物理向心力教案【設(shè)計(jì)思想】
本節(jié)課主要是學(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征——向心力，因此本節(jié)課的教學(xué)主要是從動(dòng)力學(xué)的角度研究學(xué)習(xí)向心力的知識(shí)。
物理問(wèn)題的研究總是從最簡(jiǎn)單、最基本的著手，所以本節(jié)課的教學(xué)首先從圓周運(yùn)動(dòng)中最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)——勻速圓周運(yùn)動(dòng)入手，得出向心力的表達(dá)式;然后進(jìn)一步推廣到變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律;符合“從特殊到一般”的認(rèn)知規(guī)律和教學(xué)規(guī)律。
在向心力的表達(dá)式的教學(xué)中，本節(jié)課采用先用牛頓第二定律理論推導(dǎo)公式再實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)研究方法。這樣既可以使學(xué)生加深對(duì)向心力公式的理解，又能使學(xué)生知道科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性;而且通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)探究還能讓學(xué)生體會(huì)向心力的來(lái)源和向心力的性質(zhì)，知道求向心力的兩種方法：根據(jù)受力分析求解和根據(jù)公式求解。另外實(shí)驗(yàn)探究部分采用隨堂實(shí)驗(yàn)和播放錄制的實(shí)驗(yàn)視頻相結(jié)合的方法，既能讓所有學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)，參與到實(shí)驗(yàn)中來(lái)，又能有效節(jié)約課堂時(shí)間。
在變速圓周運(yùn)動(dòng)的教學(xué)中，本節(jié)課采用“質(zhì)疑(猜想)——討論分析——得出正確規(guī)律”的教學(xué)方式，使學(xué)生真正參與到課堂中，從“爭(zhēng)論”中得出結(jié)論，獲得知識(shí)。體現(xiàn)“以學(xué)生為本”的新課標(biāo)理念。
考慮到課堂時(shí)間較緊張以及安全問(wèn)題(學(xué)生手掄沙袋時(shí)容易發(fā)生碰撞)，教材“做一做”部分本節(jié)課安排給學(xué)生課后完成(發(fā)給每位學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材)，要求學(xué)生親身體驗(yàn) 與v、ω的關(guān)系，體會(huì)“控制變量法”的思想。
物理向心力教案【教材分析】
本課內(nèi)容是在學(xué)生從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度后，從動(dòng)力學(xué)的角度學(xué)習(xí)向心力和變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí);其內(nèi)容在初中并未涉及。從教材地位和作用來(lái)看，本課內(nèi)容是本章的重要內(nèi)容，在教材上既承接上節(jié)向心加速度的知識(shí)又為下節(jié)的生活中的圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)作鋪墊，起著承上啟下的作用;同時(shí)本課內(nèi)容也是會(huì)考和高考知識(shí)考查的重要內(nèi)容。
本節(jié)內(nèi)容主要要求學(xué)生了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的效果命名的，掌握向心力的表達(dá)式，會(huì)分析向心力的來(lái)源，能計(jì)算簡(jiǎn)單情景中的向心力;要求學(xué)生能從牛頓第二定律角度理解向心力表達(dá)式，知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的合力一般不指向圓心，可分解為切向分力和向心分力;知道向心力的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，能運(yùn)用向心力公式對(duì)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)作定量分析;不要求掌握用“等效圓”處理一般曲線運(yùn)動(dòng);變速圓周運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的切向分力和切向加速度不作定量計(jì)算要求;不要求計(jì)算物體所受的外力不在同一直線上的向心力問(wèn)題。
本節(jié)關(guān)于實(shí)驗(yàn)的一個(gè)想法是，盡量使用通用器材而不是專用器材做實(shí)驗(yàn)，如果能用生活中常見(jiàn)的物品做實(shí)驗(yàn)更好。這樣思考的目的是，一方面可以減少由于器材問(wèn)題引起的困難，使大家多做實(shí)驗(yàn);另一方面則是考慮到，非專用器材，特別是生活中物品的實(shí)驗(yàn)會(huì)拉近科學(xué)和學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊，對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣[1]。因此本課沒(méi)有采用向心力演示器，而是用圓錐擺來(lái)驗(yàn)證向心力表達(dá)式。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)除了器材容易得外，擺球受力的分析方法也是以后常用的，熟練掌握有利于后面的學(xué)習(xí)，同時(shí)還能讓學(xué)生了解向心力的來(lái)源問(wèn)題，體驗(yàn)向心力是效果力。
本課還有一點(diǎn)與過(guò)去不同，就是討論了變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)。這部分內(nèi)容的目的主要是要學(xué)生在更一般、更廣闊的背景下認(rèn)識(shí)拋體運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這個(gè)思想與我們討論非勻變速的直線運(yùn)動(dòng)、討論勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移——時(shí)間圖象時(shí)的出發(fā)點(diǎn)是一脈相承的。
關(guān)于教材中“做一做”的安排主要是讓學(xué)生親身體驗(yàn)向心力與線速度和角速度的關(guān)系，體會(huì)“控制變量法”的思想，與舊教材中的向心力演示器實(shí)驗(yàn)有同樣的效果。
物理向心力教案【學(xué)情分析】
由于初中教材并未涉及圓周運(yùn)動(dòng)，所以學(xué)生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)比較陌生。不過(guò)通過(guò)本章前幾節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，了解了圓周運(yùn)動(dòng)的線速度和向心加速度的相關(guān)知識(shí);另外通過(guò)必修1的學(xué)習(xí)，在動(dòng)力學(xué)知識(shí)方面學(xué)生已經(jīng)能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行正確的受力分析，且已熟練掌握了牛頓運(yùn)動(dòng)定律。因此可以讓學(xué)生根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和向心加速度公式，獨(dú)立推導(dǎo)向心力的表達(dá)式;也可以讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下分析圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源以及變速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。另外在物理方法方面學(xué)生已經(jīng)能夠利用“等效法”、“控制變量法”、“微元法”等思想方法研究物理問(wèn)題，在本課的學(xué)習(xí)中可以引導(dǎo)學(xué)生采用“等效法”探究實(shí)驗(yàn);采用“控制變量法”體驗(yàn)向心力公式;采用“微元法”處理一般曲線運(yùn)動(dòng)。
在本課的學(xué)習(xí)中學(xué)生可能對(duì)于“圓錐擺實(shí)驗(yàn)”的分析與理解以及變速圓周運(yùn)動(dòng)的切向加速度的理解存在困難。因此在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該留給學(xué)生足夠的時(shí)間討論探究、相互交流、得出結(jié)論、獲得知識(shí);當(dāng)然教師還可以通過(guò)多媒體手段幫助學(xué)生突破空間障礙，建立模型，加深理解。
物理向心力教案【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能
1.理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義
2.知道向心力是根據(jù)力的效果來(lái)命名的
3.體驗(yàn)向心力的存在，會(huì)分析向心力的來(lái)源
4.知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能計(jì)算簡(jiǎn)單情景中的向心力
5.知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度和切向加速度的作用
6.知道在一般曲線運(yùn)動(dòng)中，可用向心力公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力和向心加速度
物理向心力教案【過(guò)程與方法】
1.通過(guò)利用動(dòng)力學(xué)知識(shí)來(lái)親自推導(dǎo)向心力的表達(dá)式
2.通過(guò)用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)來(lái)了解向心力的大小與哪些因素有關(guān)，分析向心力的來(lái)源，體驗(yàn)向心力是效果力，并通過(guò)課后具體“做一做”來(lái)理解公式的含義
3.進(jìn)一步體會(huì)力是產(chǎn)生加速度的原因，并通過(guò)牛頓第二定律來(lái)理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)、變速圓周運(yùn)動(dòng)及一般曲線運(yùn)動(dòng)的各自特點(diǎn)
情感、態(tài)度與價(jià)值觀[2]
1.在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的習(xí)慣并提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力
2.體驗(yàn)成功的快樂(lè)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣
3.體會(huì)“從特殊到一般”的物理研究方法
4.領(lǐng)略“理論推導(dǎo)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的科學(xué)思想，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度
物理向心力教案【重點(diǎn)難點(diǎn)】
教學(xué)重點(diǎn)
1.圓錐擺實(shí)驗(yàn)及有關(guān)物理量的測(cè)量，體會(huì)牛頓第二定律在向心力上的應(yīng)用.
2.明確向心力的意義、作用、公式及其來(lái)源
教學(xué)難點(diǎn)
1.圓錐擺實(shí)驗(yàn)及有關(guān)物理量的測(cè)量
2.變速圓周運(yùn)動(dòng)的切向分力和向心分力
物理向心力教案【教學(xué)過(guò)程 】
新課導(dǎo)入
師：前面兩節(jié)課，我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，知道了如何用線速度和向心加速度描述圓周運(yùn)動(dòng).這節(jié)課我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征——向心力.
活動(dòng)2【講授】新課教學(xué)
[新課教學(xué)]
一、向心力
師：我們研究問(wèn)題總是要從最簡(jiǎn)單、最基本的著手，而圓周運(yùn)動(dòng)中最簡(jiǎn)單的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，因此我們先來(lái)研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)。我們來(lái)觀看一段視頻。
播放視頻：細(xì)繩拉著小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
師：小球受到哪些力?
生：小球受到重力、支持力、繩的拉力。
師：對(duì)，那么這些力的合力方向和向心加速度方向有什么關(guān)系?
生：相同。
教師活動(dòng)：學(xué)生回答的同時(shí)教師板演受力示意圖
師：說(shuō)得對(duì)，這點(diǎn)我們可以由牛頓第二定律得知。上節(jié)課我們已經(jīng)知道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個(gè)加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力的作用.這個(gè)合力叫做向心力.正是向心力不斷改變小球線速度的方向，使得小球做圓周運(yùn)動(dòng)，不會(huì)沿著直線飛去。
板書：一、向心力
1、定義：圓周運(yùn)動(dòng)物體受到的指向圓心的合力
師：知道了向心力的方向，我們還得了解它的大小。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)向心加速
度的公式結(jié)合牛頓第二定律推導(dǎo)的向心力的表達(dá)式。
學(xué)生活動(dòng)：推導(dǎo)向心力表達(dá)式。
教師活動(dòng)：和學(xué)生一起推導(dǎo)向心力表達(dá)式(板演)
∵ Fn=m =v2/r =rω2
∴聯(lián)立兩式可得： Fn=m v2/r =mrω2
板書：2、表達(dá)式：Fn=mv2/r , Fn=mrω2
點(diǎn)評(píng)：學(xué)生的思維在于老師的激發(fā)，學(xué)習(xí)的積極性在于老師的調(diào)動(dòng).通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)題，讓學(xué)生發(fā)表見(jiàn)解，提出疑問(wèn)，培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力和分析問(wèn)題的能力。
活動(dòng)3【活動(dòng)】實(shí)驗(yàn)探究
二、實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式
[實(shí)驗(yàn)與探究]
師：上面我們從理論上推導(dǎo)得出了向心力的表達(dá)式，而任何理論都得經(jīng)得起實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。下面我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證向心力的表達(dá)式。
師：展示實(shí)驗(yàn)器材，演示實(shí)驗(yàn)：讓小球在紙面上的某一圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)。
師：小球受到哪些力?
生：小球受到重力、繩的拉力
師：小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由誰(shuí)來(lái)提供?是重力嗎?是繩子的拉力嗎?
生：都不是，應(yīng)該是重力和拉力的合力。
教師活動(dòng)：學(xué)生回答的同時(shí)教師板演受力示意圖
師：非常正確。我們知道向心力產(chǎn)生向心加速度，而向心加速度指向圓心，所以合力的方向也指向圓心。那么如何計(jì)算這個(gè)合力呢?假設(shè)繩子與豎直方向成θ角。
學(xué)生分組討論得出：F合 =Fn =mgtanθ=mgr/h(教師板演)
師：可見(jiàn)要計(jì)算得到合力，需要測(cè)量小球的質(zhì)量m，圓周半徑r和懸點(diǎn)到圓心的距離h。
師：我們通過(guò)受力分析得到了 ，接下來(lái)該如何驗(yàn)證向心力的表達(dá)式呢?
學(xué)生活動(dòng)：分組討論
生：根據(jù)向心力公式Fn=m v2/r =mrω2計(jì)算Fn，比較兩者得出的結(jié)果是否相等。
師：那么根據(jù)公式計(jì)算還需測(cè)量哪些物理量?v和ω能直接測(cè)量嗎?
學(xué)生活動(dòng)：分組討論
生：不能直接測(cè)量v和ω，但是可以通過(guò)測(cè)量小球運(yùn)動(dòng)N圈的時(shí)間t，間接得到ω。
教師板演：Fn=m v2/r =mrω2=mr(2ΠNt )2
點(diǎn)評(píng)：可讓學(xué)生思考能否測(cè)得θ(滲透試驗(yàn)的簡(jiǎn)易性和可操作性原則，讓學(xué)生體會(huì)“等效變換”思想)
師：說(shuō)得很好，下面我們就來(lái)一起完成實(shí)驗(yàn)測(cè)量，請(qǐng)同學(xué)們記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
播放視頻：教師在實(shí)驗(yàn)室錄制的實(shí)驗(yàn)過(guò)程
學(xué)生活動(dòng)：讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)
師(在學(xué)生讀得h值后)：我們測(cè)得的h是公式mgr/h中的h嗎?
學(xué)生活動(dòng)：小組討論
生：不是，還應(yīng)該減去小球的半徑。
師：對(duì)。另外事實(shí)上小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)離開紙面，其重心會(huì)上升一很小的高度，但這個(gè)高度很小，我們可以忽略。所以懸點(diǎn)到小球重心的距離可以認(rèn)為就是公式中的h，請(qǐng)同學(xué)們做好記錄。