向心力教学设计

一 教材分析

人教版物理必修2第六章第7节《向心力》是圆周运动的力学基础，并且为万有引力定律的得出奠定基础，在整个圆周运动中占有极其重要的地位。本节课同旧教材相比做了较大改变。一改变以往先学向心力再根据牛顿第二定律导出向心加速度的做法，而是在利用矢量分析得出向心加速度后再用牛顿第二定律推导出向心力定义及公式，符合先了解运动规律再过渡到了解力跟运动的关系的一般认知规律。二用简易的实验装置圆锥摆代替专业性实验器材－向心力演示器，一方面更有利于学生理解向心力，另一方面简易的实验器材拉近了学生与科学的距离。三讨论了变速圆周运动和一般的曲线运动，目的是拓展学生思维，了解从特殊到一般的演绎规律，在更广阔的背景下认识匀速圆周运动。本节课循着先理论分析再进行实验验证的顺序，注重学生动手做实验。教学重点是理解向心力概念，掌握向心力表达式。难点是了解变速圆周运动

二教学目标 1.知识与技能：

（1）理解向心力的定义，掌握向心力的表达式。

（2）知道向心力是 根据力的效果命名的，会分析向心力的来源

（3）了解“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理，会测量、分析实验数据，获得实验结论。 （4）了解变速圆周运动及一般曲线运动 2.过程与方法：

（1）学生在教师的诱导性信息下经历生活实例－理想化模型－猜想－理论分析－实验验证的科学探究过程。

（2）学生分组实验粗略验证向心力的表达式，深入理解向心力。 （3）学生手抡塑料球，真切体验向心力。 3.情感态度与价值观：

（1）学生通过分析生活实例及圆锥摆，感觉到物理就在身边（2）通过四人小组合作探究物理规律，学生学会与他人合作，增强团队精神。 三教学流程

（一）创设情景，引入新课

播放一段视频：生活中的圆周运动 ，游乐场中的空中转椅。提出问题：做圆周运动物体速度沿切线方向，由于惯性，物体有沿切线方向飞出的趋势，为什么没有飞出去，而是沿着圆周运动呢？分析生活中的实例进行说明。

（设计意图：本节课以问题开始，目的是引起学生对力的思考，使学生处于探究的状态中，为向心力的得出奠定基础。生活中做圆周运动的物体受力情况比较复杂，向学生渗透“抓住主要因素，忽略次要因素”的科学思想，引导学生建立理想化模型，从理想化模型的分析中得到物理规律，再利用规律解决实际生活中的问题。如此设计目的是让学生经历一次科学探究过程。） （二）诱导思维，建构新知

为了让学生自己得出向心力的定义，提出两个问题让学生思考回答：问题1：由上节课《向心加速度》可知做匀速圆周运动的物体向心加速度有何特点？问题2：由牛顿第二定律可知做匀速圆周运动的物体受到的合力有何特点？学生正确回答出这两个问题，向心力的定义便水到渠成。“新知识都是在旧知识上长出来的”学生长出新知识，需要教师设计层层递进的问题引导学生思考回答。 由空中转椅过渡到物理上的模型－圆锥摆。向学生提出两个问题：

设法让钢球在水平面上做圆周运动，忽略空气阻力，钢球近似做匀速圆周运动。 问题探究1：若已知钢球质量为m,摆线与竖直方向夹角为θ，求钢球受到的合力？ 问题探究2: 若已知钢球质量m,线速度v,角速度,轨道半径为r求钢球做圆周运动所需的向心力？ (设计意图：教师设置两个问题，目的是希望引导学生从受力和运动两个方面来求向心力，同时为接下来的实验“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”做铺垫。) （三）分组实验，合作探究

四人一组，探究如何用圆锥摆粗略验证向心力的表达式。

比较钢球受到的合力mgtanθ与

mr2

实验探究用圆锥摆粗略验证向心力的表达式(钢球质量m=0.026kg)θhrTg= 9.8N/Kg Fn=F合=mg tanθFn=mr2r=mgh2=2mrT需要测量：=3.14 钢球质量m、圆周半径r、悬点到圆心的高度h、运动周期T （国际单位）组号 半径 r (m) 高度 h (m) 周期 T (s ) 合力 表达式 结论 2r 2mrmgTh（N） （N） （设计意图：如何粗略验证向心力的表达式是本节课的难点，过去教材使用的是专业仪器－向心

力演示器，由于结构比较复杂，不利于学生理解，本节课采用新教材提出的圆锥摆，仪器很简单，拉近了科学与学生的距离。整个实验过程即制定实验方案、数据的测量方法、实验步骤、实验数据的展示、实验误差分析全都放手给学生去做，让学生经历一次完整的实验探究活动。） （四） 由特殊到一般 拓宽学生视野

学生动手感受向心力――手抡系线的塑料球，改变线长，改变球的转速，感受向心力的大小有何变化。

问题探究3：手抡绳子可以调节球转动的快慢，难道向心力可以改变速度的大小吗？仔细观察手的动作，做出解释。

（设计意图：变速圆周运动对学生而言比较复杂，从学生自己动手抡绳子体验球的变速运动使学生获得直接的感性认识。让学生从自己的体验入手，分析球加速的原因。）

问题探究4：运动轨迹不是直线也不

一般曲线运动是圆周的曲线运动称为一般曲线运动，如何研究它的规律呢？

学生表现出很茫然的样子，从圆周运动到一般曲线运动跨度确实很大，学生联系不起来也是正常的。 教师给出提示：学习匀变速直线运动时如何求位移的呢？

（设计意图：教师给出提示高一时分割若干个圆周运动一段曲线运动匀变速直线运动位移的求法――先

分割再求和，希望学生能够将微积

迁移分的思想迁移到此处，得到研究一

般曲线运动的方法。类比、迁移能力是学生学习中很重要的能力之

一，设计此处的问题，希望使学生的类比迁移能力得到一次锻炼） 四教学反思

本节课以知识为载体，注重学生探究能力的培养。各个环节的设计力图体现“诱思探究教学论”的十二字纲领：“道而弗牵，强而弗抑，开而弗达”即引导而不强迫学生，激励而不压抑学生，启发而不代替学生，真正实现学生的主体地位。诱思探究教学论与新课标的理念是一致的，核心都是实现学生的独立思考。从课堂气氛和学生表现来看，学生确实进行了独立思考，从分组实验中加深对向心力的理解。教学是一门遗憾的艺术。本节课设计中当然存在着许多不足。圆锥摆实验验证向心力表达式，因为担心学生不知道如何验证，所以放开的不够，学生实验中出现的问题，给予了较多的提示。提出的问题，由于课堂时间限制，给学生的思考时间较短。诱思探究式教学，给了学生更多的主动权，使学生能够真正思考，实现了学生的自主学习。