2-2 向心力 教学设计

向心力
1教学目标
1、知识与技能
理解向心力的概念，知道向心力是根据力的效果命名的。
知道向心力大小与哪些因素有关，理解公式的含义，计算简单情境中的向心力。
2、过程与方法
通过实验，探究与向心力大小有关的因素，体验和感受向心力的存在。
结合生活中向心力的应用实例，体会牛顿第二定律的普适性。
3、情感、态度与价值观
经历观察、分析总结及探究等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。
通过探究性活动，使学生获得成功的愉悦，培养理论联系实际的意识。
2学情分析
【教学内容分析】
第二章第二节“向心力”承上启下，是本章的重点，它关系到物体为什么做圆周运动这一问题，也为学习下一章万有引力与电磁学中带电粒子在磁场中的运动打好基础。
教材注意从日常观察和生活的体验引入课题，突出实验与探究，重视圆周运动与日常生活的联系。在处理这部份知识时，通过实验说明做匀速圆周运动的物体始终受到一个指向圆心的力－－向心力的作用，其大小可以实验证明为F=mrω2。最后列举生活中的简单实例——汽车拐弯的分析，引导学生进行简单的应用。
【学生情况分析】
1、知识基础：
（1）能熟练的对物体进行受力分析以及运用牛顿运动定律分析问题；
（2）学生已学习曲线运动和匀速圆周运动的相关知识；知道线速度、角速度与周期关系；知道皮带传动装置特点；
2、能力基础：
（1）初步掌握了探究事物的一般方法，具备一定的逻辑推理能力；
（2）认知遵循从感性到理性的规律，抽象思维仍不够成熟。
3重点难点
【教学重点】
通过实验，理解向心力及其公式
【教学难点】
向心力的概念及公式的理解，分析向心力的来源
4教学过程
4.1
第一学时
4.1.1教学活动
活动1【导入】一．创设情景，引入新课
（教师活动）
举例：F1赛车、摩托车过弯道，倾斜的轨道（图片）
提出问题：为何车过弯要减速？弯道的路基是设计成倾斜的？
让我们带着这些问题，进入向心力一节的学习中。
（设计意图）
所举例子尽量贴近学生的生活，体现了从生活走向物理的课程理念。引起学生兴趣，调动学生探索新知的积极性。
活动2【讲授】二．感受向心力
（教师活动）
课件演示：用手牵住绳子的一端，让小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动：（1）小球受到什么力？
（2）这些力的合力指向哪？
（3）这个合力产生了怎样的效果？
（学生活动）思考回答：
（1）重力、支持力、拉力
（2）合力为拉力，指向圆心；
（3）这个合力改变了速度的方向，不改变速度的大小
（设计意图）
借助物理课件，使抽象的问题具体化。
通过问题引导，使学生逐步认识“向心力的概念”这一重点。
（教师活动）
总结（板书）
一．向心力
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力叫向心力。
2.特点：方向始终与速度方向垂直，指向圆心。向心力是变力。
3、作用效果：只改变速度方向，不改变大小
展示几个物理情景（1）地球绕着太阳近似做匀速圆周运动；（2）洗衣机脱水桶内衣服贴在桶壁上做匀速圆周运动；（3）圆锥摆
（学生活动）
分析例子中哪些力提供了向心力
（设计意图）
通过分析圆周运动中向心力的来源，逐步加深对“向心力是效果力”的认识，来突破难点
（教师活动）
总结（板书）
4.来源：向心力是效果力。匀速圆周运动中，合外力提供向心力。
活动3【活动】三．探究影响向心力大小的因素
（教师活动）
1、提出问题：向心力大小与哪些因素有关呢？
请同学们先用手中的实验器材进行实验，在根据你对实验的观察，提出猜想。
（学生活动）
分组实验：细绳、小球（大、小）、弹簧秤、空圆珠笔杆
体验与猜想：
1．猜想向心力的大小与和因素有关
2.定性实验探究向心力与何因素有关
结论：（1）ω越大，弹簧秤示数越大；（2）r越大，弹簧秤示数越大；（3）m越大，弹簧秤示数越大。
向心力的大小与m，r，ω有关。
（设计意图）
提出问题，鼓励学生大胆猜测，确定探究的问题方向。
猜想是否正确，要靠实验检验。
通过分组实验，让学生感受影响向心力大小的因素，并且确定下一步进行定量探究的方向。
（教师活动）
同学们已猜想向心力与m、v、r有关，那么，我们的猜想是否正确呢？我们将通过怎样的实验来检验一下，先请思考：a.向心力可能与那么多因素有关，怎样研究？请大家说说实验步骤。b.实验中如何控制变量？需观察、记录什么？
（学生活动）
学生有定性探究的过程，因此可以提出控制变量法：
①m、ω不变，探究F与r关系；
②ω、r不变，探究F与m关系
③m、r不变，探究F与ω关系
活动4【活动】四.定量探究向心力与m，r，ω的关系
（教师活动）
演示“向心力演示器”定量确定向心力与m，r，ω的关系
（1）介绍仪器的结构
（2）提出实验思路：改变实验条件—进行实验—得出实验结论—总结物理规律。
（3）课件演示（显示向心力演示器的俯视图，标尺没有画出，只标明实际使用的塔轮、皮带绕法和小球的位置，便于学生认清实验条件）。
（学生活动）
讨论方案，观察实验，完成表格，记录数据，分析结论
（实验设计注意事项）
向心力演示器结构较复杂，且放在讲台上学生难于看清实验条件。因此有以下几点做法：
（1）结合实物投影；（2）采用多媒体课件显示装置的俯视简图；（3）列表格记录实验结果。
（教师活动）
总结（板书）
实验结论
①保持r、ω一定：F∝m
②.保持m、ω一定：F∝r
③.保持r、m一定：F∝ω2
F∝
m
r
ω2从而推出F=k
m
r
ω2
当各物理量均用国际制单位时，k取1。
（学生活动）
结合角速度与线速度的关系，学生推导向心力的另一表达式
最后总结得出向心力表达式：F=
m
r
ω2=mv2/r
（设计意图）
在这个环节中，学生经历了科学猜想和自主探究过程，培养了严谨的科学态度，突出重点。
活动5【练习】五.简单应用
实例分析1：
汽车在水平路面上转弯，由什么力提供向心力？
练习1：汽车沿半径为100m的圆形跑道行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的摩擦力的最大值是车重的0.1倍，要使汽车不至于冲出跑道，车速最大不能超过
________
．（g
取
10m/s2）
实例分析2：
为什么赛车赛道要做成倾斜的？
练习2、如果转弯路面与水平面夹角θ，转弯半径为R，汽车的质量M，忽略地面与车胎之间侧向（即垂直于前进方向）摩擦力，（1）汽车转弯的向心力由什么力提供？（2）汽车的速度应为多大？
（学生活动）
思考问题，小组讨论，学生代表回答
（设计意图）
由实例1引导学生分析水平路面转弯，汽车由静摩擦力提供向心力。
再由练习1得出只靠静摩擦力提供向心力易发生侧滑。
从而得出赛车赛道是倾斜的，顺理成章。
由练习巩固学生对向心力公式的理解应用。
活动6【活动】六.归纳总结
向心力
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力叫向心力。
2.特点：方向始终与速度方向垂直，指向圆心。向心力是变力。
3.作用效果：只改变速度方向，不改变大小
4.来源：向心力是效果力。匀速圆周运动中，合外力提供向心力。
5.大小：F=
m
r
ω2=mv2/r
活动7【作业】七.课后作业
课本37页配套练习