1、向心力向心力人教版普通高中课程标准实验教科书人教版普通高中课程标准实验教科书 物理物理2 第五章第七节第五章第七节 教材分析教材分析学情分析学情分析教学目标教学目标重点和难点重点和难点教法与学法教法与学法教学过程教学过程板书设计板书设计 本节内容是在学生学习了圆周运动的知识后,从动力学角度研究圆周运动产生的原因,学习向心力和变速圆周运动的知识。它与生活实际联系紧密,在物理学中占有重要地位,同时也是本章的重点和难点。学好这部分知识,可以为后面万有引力定律和带电粒子在匀强磁场中的运动打好基础。教材的编排首先从身边的实例出发,引出向心力的概念;然后根据牛顿第二定律,从向心加速度的方向和大小推得向心力
2、的方向和大小;接着设计了“实验”栏目用圆锥摆验证向心力的表达式;最后讨论了变速圆周运动和一般的曲线运动。知识层面:学生已经知道了曲线运动、向心加速知识层面:学生已经知道了曲线运动、向心加速度的相关知识,并且能够准确而熟练的进行受力分度的相关知识,并且能够准确而熟练的进行受力分析和运用牛顿运动定律。因此,可以让学生在教师析和运用牛顿运动定律。因此,可以让学生在教师的引导下独立推导向心力的表达式,以及分析向心的引导下独立推导向心力的表达式,以及分析向心力来源和变速圆周运动问题。力来源和变速圆周运动问题。思维特点:思维特点:高一学生的认知遵循从感性到理性的高一学生的认知遵循从感性到理性的规律,因此教
3、师可以通过创设情境让学生亲身体验规律,因此教师可以通过创设情境让学生亲身体验来达到感性认识。并且学生已经初步掌握了探究事来达到感性认识。并且学生已经初步掌握了探究事物的一般方法,因此教师可以引导他们进行自主探物的一般方法,因此教师可以引导他们进行自主探究。另外,学生好玩、好问、好奇、渴望得到认可,究。另外,学生好玩、好问、好奇、渴望得到认可,教学中要根据这些特点来确定教学方法。教学中要根据这些特点来确定教学方法。知识与技能 过程与方法过程与方法情感态度与价值观情感态度与价值观(1)知道什么是向心力,理解它是一种效)知道什么是向心力,理解它是一种效果力。果力。(2)理解向心力公式,并能用来进行简
4、单)理解向心力公式,并能用来进行简单的计算。的计算。(3)了解变速圆周运动和一般曲线运动。)了解变速圆周运动和一般曲线运动。(1)通过对向心力概念的探究体验,激发学生的学习)通过对向心力概念的探究体验,激发学生的学习兴趣,培养他们的动手能力。兴趣,培养他们的动手能力。(2)在探究向心力表达式的过程中,理解探究事物的)在探究向心力表达式的过程中,理解探究事物的一般方法,进一步学习控制变量法。一般方法,进一步学习控制变量法。(3)经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲)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,让学生领会从特殊到一般的思维方线运动的研究过程,让学生领会从特殊到
5、一般的思维方法,体验微元法的作用。法,体验微元法的作用。实例、实验紧密联系生活,拉近科学与学生的实例、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。习的积极性,培养学生的学习兴趣。重点:(重点:(1)理解向心力的概念,掌握向心)理解向心力的概念,掌握向心力的公式,并能用来进行计算。力的公式,并能用来进行计算。难点:理解向心力是一种效果力,并能准难点:理解向心力是一种效果力,并能准确分析向心力的来源。确分析向心力的来源。教学相长教学相长 一、创设情境,引入新课一、创设情境,引入新课 二、任务驱动,
6、探究新知二、任务驱动,探究新知1.向心力 那么物体所受的合外力沿什么方向那么物体所受的合外力沿什么方向呢?呢?匀速圆周运动是变速曲线运动物体速度改变一定受到不为零的合外力作用(1)地球受到什么力的作用地球受到什么力的作用?这个力可能沿什么这个力可能沿什么方向方向?(2)小球受到几个力的作用小球受到几个力的作用?这几个力的合力沿这几个力的合力沿什么方向什么方向?受力分析:受力分析:结论:结论:合外力为绳的拉力,沿绳的合外力为绳的拉力,沿绳的方向指向圆心。方向指向圆心。OFNFG 结论结论:做匀速圆周运动的物体,合外做匀速圆周运动的物体,合外力方向指向圆心,与速度力方向指向圆心,与速度v的方向垂的
7、方向垂直直,其作用效果是改变速度的方向其作用效果是改变速度的方向。FFFvvvO 说明:向心力是一种效果力。说明:向心力是一种效果力。光滑桌面上转动的小球光滑桌面上转动的小球-弹力弹力随圆盘匀速转动的物体随圆盘匀速转动的物体-摩擦力摩擦力卫星绕地球运动卫星绕地球运动-万有引万有引力力圆锥摆圆锥摆-重力和弹力的合力重力和弹力的合力 当研究一个量与多个变量的关系时,当研究一个量与多个变量的关系时,采用什么方法呢?采用什么方法呢?控制变量法控制变量法 弹簧测力套筒弹簧测力套筒长槽短槽小球小球 弹簧测力套筒弹簧测力套筒 以小组为单位进行实验。给得以小组为单位进行实验。给得到的实验结论最准确并且速度到的
8、实验结论最准确并且速度最快的小组以最快的小组以“智慧星智慧星”的的称号。称号。意图:激发意图:激发学生动手操学生动手操作的积极性,作的积极性,提高实验效提高实验效率,培养团率,培养团队合作精神。队合作精神。1.r、一定时,一定时,F与与m成正比。成正比。2.m,一定时,一定时,F与与r成正比。成正比。3.当当m、r一定时,一定时,F与与平方成正比。平方成正比。F=kmr2 F=mr2 教学过程教学过程 意图:学生亲身经历意图:学生亲身经历“提出问题提出问题猜猜想与假设想与假设交流与合作交流与合作设计实验设计实验实验探究实验探究分析与论证分析与论证得出结得出结论论”的科学探究过程,加深对科学探的
9、科学探究过程,加深对科学探究的理解,培养学生严谨、细致、究的理解,培养学生严谨、细致、耐心的实验修养,实事求是、尊重耐心的实验修养,实事求是、尊重客观规律的科学态度,并体会到实客观规律的科学态度,并体会到实验在探索物理规律中的作用。这个验在探索物理规律中的作用。这个环节,突出了重点,学生成功演绎环节,突出了重点,学生成功演绎了真理发现的过程。了真理发现的过程。教学过程教学过程(2)变速圆周运动和一般的曲线运动)变速圆周运动和一般的曲线运动tF总结总结:在变速圆周运动中,可以把力分:在变速圆周运动中,可以把力分解为跟圆周相切的分力解为跟圆周相切的分力 和指向圆心的和指向圆心的分力分力 。产生圆周
10、切线方向的加速度,产生圆周切线方向的加速度,叫做切向加速度。切向加速度与物体的叫做切向加速度。切向加速度与物体的运动方向在一条直线上,它改变了物体运动方向在一条直线上,它改变了物体速度的大小。速度的大小。产生向心加速度,它改产生向心加速度,它改变了物体速度的方向。变了物体速度的方向。tFnFtFnF 教学过程教学过程一般曲线运动一般曲线运动 练习题目:练习题目:1、匀速圆周运动的物体所受的向心力不变,对吗?、匀速圆周运动的物体所受的向心力不变,对吗?2、做匀速圆周运动的物体是否受到一个特殊性质的力、做匀速圆周运动的物体是否受到一个特殊性质的力向向心力的作用?心力的作用?3、通过学习,你能否解释
11、本节开始时为什么速度大的时候水、通过学习,你能否解释本节开始时为什么速度大的时候水不流出来吗?不流出来吗?学生:小组讨论,代表回答。学生:小组讨论,代表回答。教师:正确的予以肯定,错误的予以纠正。教师:正确的予以肯定,错误的予以纠正。设计意图设计意图第一个题目从向心力的作用效果入手,而第二第一个题目从向心力的作用效果入手,而第二题是对向心力概念和来源的考察。题目简单却题是对向心力概念和来源的考察。题目简单却抓住了本课的重点和难点,使知识得以内化;抓住了本课的重点和难点,使知识得以内化;第三题回扣了开始上课时的演示实验情景,使第三题回扣了开始上课时的演示实验情景,使学生通过自主探究协作学习,解决
12、自己的疑惑,学生通过自主探究协作学习,解决自己的疑惑,实现知识的反馈。实现知识的反馈。三、反馈练习,巩固新知三、反馈练习,巩固新知 四、小组总结,查漏补缺四、小组总结,查漏补缺 1.小木块随圆盘做匀速圆周运动,小木块随圆盘做匀速圆周运动,(1)小木块离盘近一些还是远一些容易滑动?)小木块离盘近一些还是远一些容易滑动?(2)如果滑动,小木块会向哪个方向运动?)如果滑动,小木块会向哪个方向运动?2.想一下生活中作匀速圆周运动的例子,并分析它们想一下生活中作匀速圆周运动的例子,并分析它们所受的向心力。所受的向心力。设计意图:第一题使得本节内容和牛顿运动定设计意图:第一题使得本节内容和牛顿运动定律得以融会贯通,以实现知识的正向迁移;第律得以融会贯通,以实现知识的正向迁移;第二题结合了实际生活,既让学生明白了知识来二题结合了实际生活,既让学生明白了知识来源于实际又应用于实际,并为下节课的学习埋源于实际又应用于实际,并为下节课的学习埋下了伏笔。下了伏笔。五、布置作业五、布置作业 六、板书设计六、板书设计
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