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)動時，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，希望對你有幫助。

　　物理向心力教案【設(shè)計思想】

　　本節(jié)課主要是學(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動的動力學(xué)特征­­——向心力，因此本節(jié)課的教學(xué)主要是從動力學(xué)的角度研究學(xué)習(xí)向心力的知識。

　　物理問題的研究總是從最簡單、最基本的著手，所以本節(jié)課的教學(xué)首先從圓周運(yùn)動中最簡單的運(yùn)動——勻速圓周運(yùn)動入手，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)動和一般曲線運(yùn)動的動力學(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;而且通過理論分析和實(shí)驗(yàn)探究還能讓學(xué)生體會向心力的來源和向心力的性質(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)場讀數(shù)，參與到實(shí)驗(yàn)中來，又能有效節(jié)約課堂時間。

　　在變速圓周運(yùn)動的教學(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“爭論”中得出結(jié)論，獲得知識。體現(xiàn)“以學(xué)生為本”的新課標(biāo)理念。

　　考慮到課堂時間較緊張以及安全問題(學(xué)生手掄沙袋時容易發(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“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)動學(xué)的角度學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動的向心加速度后，從動力學(xué)的角度學(xué)習(xí)向心力和變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動知識;其內(nèi)容在初中并未涉及。從教材地位和作用來看，本課內(nèi)容是本章的重要內(nèi)容，在教材上既承接上節(jié)向心加速度的知識又為下節(jié)的生活中的圓周運(yùn)動學(xué)習(xí)作鋪墊，起著承上啟下的作用;同時本課內(nèi)容也是會考和高考知識考查的重要內(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，會分析向心力的來源，能計算簡單情景中的向心力;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，對豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動問題，能運(yùn)用向心力公式對最高點(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;變速圓周運(yùn)動和曲線運(yùn)動的切向分力和切向加速度不作定量計算要求;不要求計算物體所受的外力不在同一直線上的向心力問題。

　　本節(jié)關(guān)于實(shí)驗(yàn)的一個想法是，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，對科學(xué)產(chǎn)生興趣[1]。因此本課沒有采用向心力演示器，而是用圓錐擺來驗(yàn)證向心力表達(dá)式。這個實(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)，同時還能讓學(xué)生了解向心力的來源問題，體驗(yàn)向心力是效果力。

　　本課還有一點(diǎn)與過去不同，就是討論了變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動。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)識拋體運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動。這個思想與我們討論非勻變速的直線運(yùn)動、討論勻變速直線運(yùn)動的位移——時間圖象時的出發(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“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，所以學(xué)生對圓周運(yùn)動比較陌生。不過通過本章前幾節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了物體做曲線運(yùn)動的條件，了解了圓周運(yùn)動的線速度和向心加速度的相關(guān)知識;另外通過必修1的學(xué)習(xí)，在動力學(xué)知識方面學(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)動定律。因此可以讓學(xué)生根據(jù)牛頓運(yùn)動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)動的向心力來源以及變速圓周運(yùn)動問題。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。

　　在本課的學(xué)習(xí)中學(xué)生可能對于“圓錐擺實(shí)驗(yàn)”的分析與理解以及變速圓周運(yùn)動的切向加速度的理解存在困難。因此在教學(xué)過程中應(yīng)該留給學(xué)生足夠的時間討論探究、相互交流、得出結(jié)論、獲得知識;當(dāng)然教師還可以通過多媒體手段幫助學(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)力的效果來命名的

　　3.體驗(yàn)向心力的存在，會分析向心力的來源

　　4.知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能計算簡單情景中的向心力

　　5.知道變速圓周運(yùn)動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【過程與方法】

　　1.通過利用動力學(xué)知識來親自推導(dǎo)向心力的表達(dá)式

　　2.通過用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)來了解向心力的大小與哪些因素有關(guān)，分析向心力的來源，體驗(yàn)向心力是效果力，并通過課后具體“做一做”來理解公式的含義

　　3.進(jìn)一步體會力是產(chǎn)生加速度的原因，并通過牛頓第二定律來理解勻速圓周運(yùn)動、變速圓周運(yùn)動及一般曲線運(yùn)動的各自特點(diǎn)

　　情感、態(tài)度與價值觀[2]

　　1.在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生動手的習(xí)慣并提高分析問題、解決問題的能力

　　2.體驗(yàn)成功的快樂，體會實(shí)驗(yàn)的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣

　　3.體會“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)物理量的測量，體會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、公式及其來源

　　教學(xué)難點(diǎn)

　　1.圓錐擺實(shí)驗(yàn)及有關(guān)物理量的測量

　　2.變速圓周運(yùn)動的切向分力和向心分力

　　物理向心力教案【教學(xué)過程 】

　　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)動的運(yùn)動學(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.這節(jié)課我們再來學(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動的動力學(xué)特征——向心力.

　　活動2【講授】新課教學(xué)

　　[新課教學(xué)]

　　一、向心力

　　師：我們研究問題總是要從最簡單、最基本的著手，而圓周運(yùn)動中最簡單的是勻速圓周運(yùn)動，因此我們先來研究勻速圓周運(yùn)動。我們來觀看一段視頻。

　　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

　　師：小球受到哪些力?

　　生：小球受到重力、支持力、繩的拉力。

　　師：對，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：學(xué)生回答的同時教師板演受力示意圖

　　師：說得對，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)動的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力的作用.這個合力叫做向心力.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，不會沿著直線飛去。

　　板書：一、向心力

　　1、定義：圓周運(yùn)動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：推導(dǎo)向心力表達(dá)式。

　　教師活動：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：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.通過設(shè)計問題，讓學(xué)生發(fā)表見解，提出疑問，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力和分析問題的能力。

　　活動3【活動】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。下面我們設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)來驗(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。

　　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)動的向心力由誰來提供?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：學(xué)生回答的同時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。那么如何計算這個合力呢?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：可見要計算得到合力，需要測量小球的質(zhì)量m，圓周半徑r和懸點(diǎn)到圓心的距離h。

　　師：我們通過受力分析得到了 ，接下來該如何驗(yàn)證向心力的表達(dá)式呢?

　　學(xué)生活動：分組討論

　　生：根據(jù)向心力公式Fn=m v2/r =mrω2計算Fn，比較兩者得出的結(jié)果是否相等。

　　師：那么根據(jù)公式計算還需測量哪些物理量?v和ω能直接測量嗎?

　　學(xué)生活動：分組討論

　　生：不能直接測量v和ω，但是可以通過測量小球運(yùn)動N圈的時間t，間接得到ω。

　　教師板演：Fn=m v2/r =mrω2=mr(2ΠNt )2

　　點(diǎn)評：可讓學(xué)生思考能否測得θ(滲透試驗(yàn)的簡易性和可操作性原則，讓學(xué)生體會“等效變換”思想)

　　師：說得很好，下面我們就來一起完成實(shí)驗(yàn)測量，請同學(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)過程

　　學(xué)生活動：讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)

　　師(在學(xué)生讀得h值后)：我們測得的h是公式mgr/h中的h嗎?

　　學(xué)生活動：小組討論

　　生：不是，還應(yīng)該減去小球的半徑。

　　師：對。另外事實(shí)上小球做圓周運(yùn)動時會離開紙面，其重心會上升一很小的高度，但這個高度很小，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，請同學(xué)們做好記錄。