日期:2022-02-26
這是向心力和向心加速度教案,是優秀的物理教案文章,供老師家長們參考學習。
教學內容分析:
背景分析:
向心力是人教版物理必修2第五章第6節內容。教材中由牛頓運動定律和向心加速度引入的向心力;
功能分析:
在教學大綱中屬于B段要求。是本章的核心內容,又是天體運動的理論基礎之一。通 過對本章節的教學可以提高學生把生活事例簡化為物理模型的能力,復習舊知,強化受力分析能力,用學過的物理規律解釋現實生活中的現象,提高學生學習興趣。
結構分析:
教材先由向心加速度和牛頓第二定律引入向心力的概念,接著利用圓錐擺粗略驗證向心力表達式,最后分析一般曲線運動和變速圓周運動中的向心力。
資源分析:
可利用媒體展示現實中的圓周運動;
可利用帶細線的小球模擬現實中的圓周運動,完成初步的“實例——模型”的轉化。
可以利用課件展示由實物到模型的過程更容易讓學生接受、理解、掌握、運用、提高;
可以利用實物投影給學生展示自我的機會,激發學生的學習興趣;
學生情況分析:
知識儲備情況:
學生熟練掌握了受力分析的方法,能獨立完成對物體的受力分析;
已經學習過向心加速度的內容,知道向心加速度的表達式,方向;
已經學習過牛頓第二定律,知道合力和加速度的關系。
學習中的自我監控:
學會觀察,從看到的現象中找到隱藏的規律;
能獨立完成學案內容,結合觀察到的現象得出自己對指“向圓心的合力的理解”,并敢于發表自己的看法;
懂得互助合作,且積極參與小組討論。
教學目標:
知識與技能:
理解向心力的概念;
知道向心力大小與那些因素有關,理解公式的確切含義,并能用來計算;
會根據向心力和牛頓第二定律的知識分析、討論與圓周運動相關的物理現象;
過程與方法:
通過向心力概念的學習,知道從不同角度研究問題的方法;
體會物理規律在探索自然規律中的作用及其運用
情感態度和價值觀:
培養學生實事求是的科學態度;
通過探究活動,使學生獲得成功的喜悅,提高他們學習物理的興趣和自信心;
通過向心力和向心加速度概念的學習,認識實驗對物理學研究的作用,體會物理規律與生活的聯系。
教學策略設計:
教法與學法:
教法:采用媒體展示,提出問題,演示過程,指導實驗,總結結論,反饋評價。
學法:獨立觀察、分析小結,發表見解,小組討論,了解原理,動手操作實驗,總結分析數據,驗證理論,掌握理論,運用規律解決其他實際問題。
教學媒體設計:
視頻:(1)水流星,雙人滑冰,飛車走壁,三個過程,其中加入由實物圖片到素描圖片到模型的演化過程。
幻燈片:輔助展示教學過程
黑板:出示標題,豎直圓周運動一般位置的受力分析圖,例題講解。
教學過程設計:
導入新課:
情景導入:利用視頻,利用帶細線的小球做圓周運動
復習導入: 觀察模擬后完成學案。
學案內容:
向心加速度:
表達式: ………………………………(1)
方向:
牛頓第二定律:
表達式: ………………………………(2)
由1,2式得出:
力 Fn的方向 :
由以上推導過程我們能發現做圓周運動的基本條件:
物體在某點的合力方向:
物體在該點的運動方向:
合力方向與運動方向之間的關系? 小結:物體做勻速圓周運動是因為受到力的作用,這些力的合力指向圓心,我們把這個指向圓心的合力叫向心力。
一、教學目標
1.知識與技能
(1)能結合實例分析,知道向心力是一種效果力以及方向;
(2)能夠用自己的語言歸納向心力公式的確切含義,并能用來進行簡單的計算;
(3)知道變速圓周運動中向心力是合外力的一個分力,能夠描述合外力的作用效果。
2.過程與方法
(1)通過對向心力概念的探究體驗,能夠用自己的語言說出其概念;
(2)引導學生進行“實驗”——“用圓錐擺驗證向心力的表達式”
(3)經歷從勻速圓周運動到變速圓周運動再到一般曲線運動的研究過程,領會解決問題從特殊到一般的思維方法。
3.情感、態度與價值觀
實例、實驗緊密聯系生活,拉近與科學的距離,感受到科學就在身邊,發展自己對學習的積極性和學習興趣。
二、教學重難點
1.重點:向心力的概念、公式的建立,對公式理解以及相應的計算
2.難點:分析向心力的來源
三、教學準備
PPT課件、圓錐擺(20組)、DISLab向心力演示器等
四、教學過程
1.引入
取一根細繩,一端系上一小球,另一端固定在一枚釘子上。將釘子定在
光滑的板上,如圖所示:
師:給小球一個水平方向并垂直于繩的初速度,小球什么運動?生:圓周運動
師:小球為什么會做圓周運動?生:受繩子拉力
2.向心力概念的建立
對上述模型進行理想化處理(水平面光滑),對小球受力分析,得出向心力的概念。
向心力:物體受到的指向圓心的合力
強調:向心力是按照力的實際作用效果命名的。
3. 感受向心力與哪些因素有關
師:你在生活中感受到過向心力嗎?
(1)體驗:在一根結實的細繩的一端拴一個物體,掄動細繩,使小物體做圓周運動(如圖),依次改變轉動的角速度、半徑和小物體的質量,拉力如何變化。
(2)猜想:向心力可能與哪些因素有關有關。
生:向心力可能與m、v(w)、r有關
4.利根據牛頓第二定律和向心加速度表達式推導出向心力表達式
教學目標
1、知識與技能
(1)知道向心力,通過實例認識向心力的作用及向心力的來源
(2)通過實驗理解向心力的大小與哪些因素有關系,能運用向心力公式進行計算。
(3)知道向心加速度及其公式,能運用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力和向心加速度。
2、過程與方法
(1)經歷形成向心力概念的過程,培養學生觀察、分析、歸納能力。
(2)通過創設一定的問題情境,讓學生經歷探索向心力F與哪些因素有關的過程,學習控制變量法,培養學生分析論證等能力。
3、情感態度與價值觀
學習科學研究方法和科學研究態度,發展學生對科學的好奇心與求知欲,使學生樂于探究自然界的奧秘,體驗探索自然規律的艱辛與喜悅,培養學生主動參與活動的熱情和與他人合作的精神,有將自己的見解與他人交流的愿望,敢于堅持正確觀點,勇于修正錯誤,具有團隊精神。
教材分析
《向心力和向心加速度》是司南版必修2第三章第二節。本節是本章承上啟下的重要知識,學好這一節可以為學好本章應用部分以及萬有引力的應用作必要準備。 教材先講向心力,后講向心加速度,回避了用矢量推導向心加速度這個難點,通過實例給出向心力概念,再通過探究性實驗給出向心力公式F=mrω2或 F=mv2/r,之后直接應用牛頓第二定律得出向心加速度的表達式a=rω2或a=v2/r,順理成章,便于學生接受。
學情分析
在前面的教學中,學生已經學習了勻速圓周運動。知道描述勻速圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、轉速等,并理解它們之間的關系。知道在傳動裝置中,共軸的輪子上各點的角速度相等;皮帶轉動(不打滑)中,凡和皮帶接觸的點,線速度的大小相等。這些都為本節課的學習奠定了基礎。但學生只是表面知道勻速圓周運動是一種變速運動,因為它的線速度方向時刻在變,更深一步來分析,為什么線速度的方向時刻在變?是什么力來改變物體的這種運動狀態,這個力有何特點?學生將帶著這些疑問來進入本節課的學習。
教學過程
一、引入新課
1、 設置情景
教師做“水流星”實驗,并設下疑問:為什么盛水的杯子以一定的速度做圓周運動,水不從杯里灑出,甚至杯子在豎直面內運動到最高點時,杯口已經朝下,水也不會從杯里灑出來?
[在課堂上創設真實可見的物理情景,通過演示實驗的現象,使學生產生懸念,激發好奇心和探索欲望,培養學生把生活與物理聯系一起的習慣。]
2、 復習提問
(1)什么是勻速圓周運動?
(2)“勻速”的含義是什么?
在上節課的基礎上,學生很快得出答案。教師引導學生分析:由于勻速圓周運動的速度方向時刻在變,所以勻速圓周運動是變速曲線運動。而力是改變物體運動狀態的原因。那么做勻速圓周運動的物體所受合外力一定不為零。那么物體所受的外力有何特點?加速度怎樣呢?指出:這兩個問題即是我們這節課要研究的問題,且通過這節課的學習大家即可自行解釋前面小實驗的因果。
[采用這樣的導入法是在復習舊知識的基礎上,提出將要進一步研究的問題,從而使學生對講授的新內容產生迫切求知的欲望,主動積極開展思維活動,進入新課的學習。同時能給學生一種知識的整體感。]
二、向心力
1、實驗探究“小球在光滑水平面做圓周運動”。
(1)、步驟
①一個小球,拴在繩的一端,繩的另一端固定于桌上,原來細繩處于松馳狀態
②用手輕擊小球,觀察繩繃直前后小球的運動情況。
(2)、借助課件引導學生討論、分析:
①繩繃緊前,小球做勻速直線運動,小球受到哪些力的作用?
②繩繃緊后,小球做勻速圓周運動,小球受到哪些力的作用?合外力是哪個力?這個力的方向有什么特點?這個力起什么作用?
(3)、通過討論得到:
①做圓周運動的物體始終受到一個指向圓心的力的作用,這個力叫向心力。
②向心力指向圓心,方向不斷變化。是變力。
③向心力的作用效果——只改變運動物體的速度方向,不改變速度大小。
[這實驗簡單易做,效果明顯,通過親身感受學生獲得了成功的樂趣。討論時教師應適時介入引導學生得出正確的結論。]
2、課件展示動畫:(1)圓錐擺 (2) 物體相對轉盤靜止,隨盤做勻速圓周運動 (3)汽車轉彎 (4)衛星繞地球運行
3、向心力的來源:通過對以上四個圓周運動實例的分析得出向心力的來源可以是某一個力(重力、彈力、摩擦力)或幾個力的合力,也可以是某個力的分力。
4、應用:學生嘗試解釋“水流星”的實驗現象。
[向心力的來源是學生在本章學習中的一個難點,用多媒體呈現直觀刺激材料,易引起學生注意,提高學習興趣。 圓錐擺等現象中,物體都做圓周運動,具有運動方面的共性,由此啟發學生對這些物體的受力進行分析,尋找受力方面的共性,使學生經歷了分析、比較、歸納等思維過程,也體驗到了成功的喜悅。學生在未來的學習中可能將向心力當成獨立的一個力,教師此時應特別指出:受力分析時, 不能多出一個向心力。且①物體做勻速圓周運動時,向心力就是物體所受到的合外力。②物體做非勻速圓周運動時,向心力物體并非是所受到的合外力。]
三、 向心力的大小
1、 實驗探究:感受向心的大小
讓學生利用身邊的材料如鑰匙串、橡皮擦、筆、細繩等動手實驗并感受向心的大小。
(1)讓學生用細線聯結鑰匙串、橡皮擦、筆等,然后拉住繩的一端,讓鑰匙串、橡皮擦、筆等盡量做勻速圓周運動,改變轉動的快慢、細線的長短多做幾次。
(2)引導學生猜想:向心力的大小可能與物體的質量、角速度、半徑有關。因此在探究向心力大小實驗中應采用控制變量法來研究這一問題。
[該小實驗在此做了改動,與課本上的不盡相同。做該實驗時學生的感受更直接,更易操作。提醒學生實驗時應使物體盡可能在水平面內做圓周運動,這樣繩的拉力近似等于向心力。]
課件展示:
2、 實驗探究向心力大小
(1)實驗方法:控制變量法
(2)介紹向心力演示器的構造和使用方法。
(3)實驗過程
①質量不同的鋼球和鋁球,當它們運動的半徑r和角速度ω相同時,比較向心力的大小
②兩個質量相同的小球,保持運動半徑相同,觀察向心力與角速度之間的關系
③兩個質量相同的小球,保持小球運動的角速度相同,觀察向心力的大小與運動半徑之間的關系
(4)實驗記錄表格
實驗質量比值(m1:m2)半徑比值(r1:r2)角速度比值(ω1:ω2)向心力近似比值(F1:F2)123
(5)實驗結論:
①實驗表明物體做圓周運動所需向心力大小為:
F=mω2r (式中F表示向心力,m表示物體的質量,ω是物體做圓周運動的`角速度,r是所做圓周運動的圓周半徑。)
②應用線速度和角速度的關系,上述公式可變形為:
F=mv2/r (式中v是做勻速圓周運動的線速度)
[對于控制變量法學生已有一定程度的認知,因此在學生的自主探究并提出猜想后通過演示實驗師生一起探究最后得出向心力大小的關系式。在介紹向心力演示器的構造和使用方法時教師可結合傳動裝置中,共軸的輪子上各點的角速度相等,皮帶傳動(不打滑)中,凡和皮帶接觸的點,線速度的大小相等這一知識點讓學生思考怎樣控制角速度不變。當學生明白這一問題后,教師的演示也可換成學生的演示。不然,臺上的忙得不亦樂乎,臺下的卻不知所以然,純看熱鬧。]
四、向心加速度:
⒈ 定義: 由向心力產生的加速度叫向心加速度。
2、物理意義: 它是表示速度方向變化快慢的物理量。
3、向心加速度的大小與方向
(1)引導學生利用牛頓第二定律推導出向心加速的表達式----a=ω2r.
向心力的大小還可以用F=mν2/r來表達,同樣向心加速度也可表示為--a=ν2/r.
(2)方向:與向心力的的方向一致。沿半徑指向圓心,方向不斷變化,所以勻速圓周運動是變加速運動。
4、動動腦:a=ω2r、a=ν2/r ,a與r究竟是成正比呢,還是成反比?
指出:當w一定時,a∝r
當v一定時,a∝1/r
5、課本例題:在航空競賽場里,由一系列路標塔指示飛機的飛行路徑。在飛機轉彎時,飛行員能承受的最大向心加速度大小約為6g(g為重力加速度)。設一飛機以150 m/s的速度飛行,當加速度為6g時,其路標塔轉彎半徑應該為多少?
六、小結[在小結中需給學生指出,向心力和向心加速度的公式雖然是從勻速圓周運動中推導出來的,但這些公式對變速圓周運動中求某點的向心力和向心加速度也適用.]
七、作業:P72 3、4、5小題
設計思路
向心力和向心加速度是高中物理的一個難點內容,學生對于向心力一直很難理解。為了突破重點,難點,本節課本節首先通過創設真實可見的物理情景,激發他們的求知欲,引起學習的興趣。然后學生親身進行實驗探究來感受向心力。當學生對向心力的概念有了一定的認識后,就進一步提出向心力的大小與哪些因素有關呢?再讓學生動手完成感受向心力大小的小實驗后做出猜想,然后借助了向心力演示器進行實驗,從而得出了向心力公式。接著運用牛頓第二定律,給出向心加速度的公式,讓學生明白勻速圓周運動的向心力和向心加速度的大小不變,但方向時刻在改變。
本教學設計和教學實施都落實了高中物理新課程的目標要求,體現了新課程的精神,采取“學生自主探究,教師啟發導學”的新教法,充分調動學生自主學習,讓學生自主探究,親身體會到科學探究的過程。通過實驗探究,讓學生人人參與,親身體驗探究過程,活躍學生思維,并在探究中突破教學難點。教師結合演示實驗,同時充分利用多媒體課輔助教學,使課堂的教學效果大大提高。這是一節科學的、操作性很強的教學設計案例。
目錄
TOC o “1-3“ u 教學內容 PAGEREF _Toc393782737 h 1
一、教學任務分析 PAGEREF _Toc393782738 h 1
教材分析 PAGEREF _Toc393782739 h 1
三維教學目標 PAGEREF _Toc393782740 h 1
教學重點、難點 PAGEREF _Toc393782741 h 2
二、學情分析 PAGEREF _Toc393782742 h 2
三、教法學法 PAGEREF _Toc393782743 h 2
教學方法 PAGEREF _Toc393782744 h 2
學習方法 PAGEREF _Toc393782745 h 2
四、教學過程 PAGEREF _Toc393782746 h 3
新課引入 PAGEREF _Toc393782747 h 3
新課講授 PAGEREF _Toc393782748 h 3
鞏固練習 PAGEREF _Toc393782749 h 5
課堂小結 PAGEREF _Toc393782750 h 5
拓展提高 PAGEREF _Toc393782751 h 5
課后思考 PAGEREF _Toc393782752 h 6
板書設計 PAGEREF _Toc393782753 h 6
五、教學特色 PAGEREF _Toc393782754 h 6
《向心力》教學設計
教學內容
【課 題】 向心力
【教材選擇】 普通高中課程標準(人教版)必修2 第五章 第六節
【課時安排】 一課時
【教學對象】 高一學生
一、教學任務分析
教材分析
《向心力》一節第五章曲線運動的重點、難點,具有承前啟后的作用。它既是本章知識的一個拐點,又是本章內容拓展的重要基礎;通過學習,既能使學生從對圓周運動的表面認識上升到理論分析,又能讓學生從生活中的圓周運動分析提高到對天體運動及帶電粒子在電磁場中的運動的分析及推演。同時,《向心力》一節能夠充分體現力和運動的在物理學中的重要性,是運動與力關系學習的好素材。
三維教學目標
(一)知識與技能
1.了解向心力概念,知道向心力是根據力的效果命名的一種力;
2.知道向心力大小與哪些因素有關,并能用來進行簡單的情景計算;
3.知道在變速圓周運動中,合外力的法向分力提供了向心力,切向分力用于加速;
4.知道一般曲線運動的處理方法。
(二)過程與方法
1.通過對向心力概念的探究體驗,讓學生理解其概念的內涵。并熟悉處理問題的一般方法:提出問題、分析問題、解決問題?;
2.在驗證向心力表達式的過程中,體會物理實驗在處理問題中的作用;
3.經歷從勻速圓周運動到變速圓周運動再到一般曲線運動的研究過程,讓學生領會解決問題從特殊到一般的思維方法。并學會用力和運動的觀點來分析、解決問題。
(三)情感態度價值觀
? 1.經歷科學探究的過程,領略實驗是解決物理問題的一種基本途徑,培養學生實事求是的科學態度;
2.經歷從特殊到一般的研究過程,培養學生分析問題、解決問題的能力;
3.實例、實驗緊密聯系生活,拉近科學與學生的距離,使學生感到科學就在身邊,調動學生學習的積極性,培養學生的學習興趣。
教學重點、難點
(一)教學重點
理解向心力的概念、公式及勻速圓周運動中供求關系,并能用來進行簡單的判斷計算。會分析向心力的來源。
(二)教學難點?
理解向心力是一個效果力,會分析向心力的來源,理解勻速圓周運動中供求關系。
二、學情分析
能力層面
高一的學生有著強烈的好奇心和求知欲,已有基本的觀察、分析、推理能力,能夠探討現象發生的原因,具備了處理問題的一般思路方法:提出問題—分析問題—解決問題。
知識層面
1.理解了質量、力與加速度的關系;
2.了解了描述圓周運動的各個物理量及其關系;
3.認識了勻速圓周運動指向圓心的向心加速度。
三、教法學法
教學方法
實驗探究法、啟發式教學法、討論交流法等。
學習方法
猜想法、實驗法、小組合作法等。
通過教法與學法的相互結合,體現教師為主導,學生為主體的教學原則。
四、教學過程
教學程序 教師活動 學生活動 設計意圖 新
課
引
入 1.圖片引入
列出超級秋千、過山車兩張圖片
提問:為什么做圓周運動的物體沒有沿著直線飛出去?
2.游戲引入
帶領學生做“不掉落的乒乓球”游戲
提問:做勻速圓周運動的物體有什么受力特點 學生觀察圖片,聯系生活實際,思考問題。
學生觀察游戲現象,思考問題 利用情景式教學,讓學生回憶玩這兩個游戲時的感受;通過游戲引發學生思考,吸引學生的注意力,激發學生學習物理的興趣,也讓學生感受到學習的知識來源于生活,體現從生活走向物理的課程設計理念。
新課講授新課講授
一、向心力的概念
帶領學生對超級秋千及乒乓球受力分析。引導學生歸納總結向心力定義。
1.向心力的定義
做勻速圓周運動的物體會受到一個始終指向圓心的合力,這個力叫做向心力。
組織學生討論、分析生活中幾種勻速圓周運動及模擬勻速圓周運動動畫。
2.向心力的特點
(1)效果力
(2)變力
(3)不做功 學生對超級秋千及乒乓球進行受力分析,并思考新課引入時提出的問題。總結歸納出向心力的定義。
小組討論,分析圖片中向心力的來源,發現支持力、摩擦力、拉力均可充當向心力。總結向心力是效果力的特點。
觀看模擬勻速圓周運動動畫,認真觀察、分析,向心力的方向始終在變化;向心力的只改變速度方向,不改變速度大小。 通過受力分析,尋找乒乓球不掉落的原因,激發學生分析、推理的能力。
通過大量引入生活中常見的勻速圓周運動實例,充分激發學生學習興趣,并貫徹物理源于生活的理念。培養學生,將知識運動到實際生活中的能力。
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