6.向心力教案2

6.向心力　 高中物理       人教2003课标版

 教学目标

　　知识与技能

（1）知道什么是向心力，理解它是一种效果力。

（2）理解向心力公式的确切含义，并能用来进行简单的计算。

（3）知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，知道合外力的作用效果。

过程与方法

（1）．利用牛顿第二定律，体验从向心加速度到向心力的导出过程，教师启发、引导，学生自主阅读，讨论、交流、评价研究的成果，提高分析问题、解决问题的能力。

   （2）．通过“做一做”体会向心力大小，来源和影响因素，用圆锥摆实验粗略验证向心力的表达式及大小的相关因素。

  （3）．进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点。

情感、态度与价值观

  （1）．在实验中，培养学生动手、探究的习惯。

   （2）．体会实验的意义，感受成功的快乐，激发学生探究问题的热情、乐于学习的品质。

　教材分析 

正如教材所言：“做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，产生向心加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合力。”

教材的编排思路很清晰：先理论推理—后实验验证—再拓展到一般规律。在第六节已通过从a=Δa/Δt入手，利用矢量运算，得出做匀速圆周运动的物体的加速度方向指向圆心的结论，和向心加速度的大小的表达式。于是根据牛顿第二定律，就可以得到做匀速圆周运动的物体受到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向。从而有向心力的表达式，定义向心力，讨论向心力的性质和特点，然后用圆锥摆实验来验证，最后分析变速圆周运动和一般曲线运动中物体的受力情况和处理办法。

　　“实验”─“用圆锥摆验证向心力的表达式。这个实验一是为了让学生对向心力有一个感性的认识，二是验证向心力表达式，三就是可以让学生体验到“向心力不是一种新的力，而是一个效果力”，也即让学生初步学会分析向心力的来源。

　　本节中讨论变速圆周运动和一般的曲线运动。这样安排的目的是从生活实际出发，在更广阔的背景下让学生认识到什么情况下物体将做匀速圆周运动，什么情况下会做变速圆周运动。以及知道如何处理一般曲线运动的方法。

　　学情分析

    根据学生身心特点，学生对事物的认识，由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段，即遵循从感性到理性的认识规律。

    学生通过前一节“向心加速度”的学习，学生已经知道了向心加速度的方向指向圆心和向心加速度大小表达式，它描述了物体速度方向变化的快慢。对牛顿第二定律也很清楚，加速度一定是由于它受到了指向圆心的力。因此将向心加速度的表达式代入牛顿第二定律即可得到向心力的表达式。

    但思维定势，学生往往认为向心力是一种新的力，因此“向心力不是一种新的力，而是根据作用效果命名的力”（即向心力的来源）对学生来说，将是个难点。此外，从匀速圆周运动向心力推向变速圆周运动和一般的曲线运动的认识，学会从特殊到一般的思维方法。

重点难点

　　1．教学重点

　　（1）理解向心力的概念和公式的建立。

　　（2）理解向心力的公式，并能用来进行计算。

　　（3）理解向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。

　　2．教学难点

　　（1）向心力的来源。

　　（2）理解向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。

　　教学策略与手段

“书本是科学的世界”,本节课设计从“建构主义”出发，根据学生身心特点和书本编排规律:从感性到理性,从已知到未知。“世界是科学的书本”。以学生熟悉的情景为铺垫、以质疑引导为主线、以体验探究为载体、以多媒体材料为辅助、以培养学生的探究思维为主旨的设计思路，从大量生活事例切入圆周运动的力学研究，利用上一节的向心加速度方向、大小表达式等已有知识，引导学生以牛顿第二定律为依据，得出向心力的定义，效果，大小表达式，并及时让学生通过“做一做”，分小组体验向心力的大小，进而用圆锥摆实验近似验证，在学生有了大量的实例分析和体验后，引导学生总结向心力的效果、来源，本着教材由特殊到一般的设计理念，引出一般圆周运动和曲线运动的研究方法。

“向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性质的力来命名的，它是根据力的作用效果命名的”和“具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速度圆周运动”对学生来说都将是难点。因此在匀速圆周运动的例子中，必须让学生对物体进行受力分析，并让学生判断合力的作用效果是什么、产生了怎样的加速度，目的是让学生体验向心力的来源。在变速圆周运动中，让学生对物体进行受力分析，说明各个力产生怎样的加速度，从而进一步得到向心力和切向力的作用效果。

教学过程

一、创设情境，引入新课

1、课件视频：提供物理情景

（1）花样滑冰女选手绕男选手的匀速旋转（视频）

（2）勇敢者转盘（图片）

（3）卫星绕地球运动（图片）

2、倒扣的高脚玻璃杯、乒乓球和托盘。向学生提出问题：怎样在保证杯口始终朝下且只用一只手的前提下，不借助于其它工具把托盘外的乒乓球移入盘内？

3、学生手拉小球做圆周运动体会手的感觉。

　　二、问题创设，学生探究，

　  让学生分析上述现象，与手感的这个“拉”力的作用效果，引出向心力，接着引出向心力大小的寻找，学生用牛顿第二定律推导出向心力大小表达式，让具有代表性的学生推导在展台演示，其他学生评价交流。让学生体验从感性到理性，从已知建构未知。同时体验成功。

　　三、实验验证，深入理解

我们已经得到了向心力的表达式。理论的正确与否我们必须要用实践去证明。

1、课本实验，“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式” 目的是：分析圆锥摆中向心力的来源，用圆锥摆实验可以粗略去验证向心力表达式，

　　（1）学生动手让小球做圆锥摆运动（学生阅读教材并动手实验，记录数据）

　　（2）建立物理模型（如图所示）

　　思考与讨论：

　　①如图所示，做匀速圆周运动的小球受到哪些力的作用？合力产生了怎样的效果？

　　②能否在实验中粗略计算此匀速圆周运动中的向心力大小？你能设计几种方法？ 

得出：向心力不是一种新的力，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是这些性质力的合力，也可以是这些性质力的一个分力。

2、学生“做一做”，做匀速圆周运动，手感与观察（橡皮筋长短可见）向心力大小，加深对向心力表达式的认识

四、拓展分析，提高认识 

1、看过山车视频和链球图片，进行受力分析，说明各个力产生了怎样的加速度，并进一步引导向心力的来源。了解向心力和切向力的作用 

　　什么情况下物体做匀速圆周运动，什么情况下做变速圆周运动。

　　哪个力提供向心力？有向心力就向心加速度，向心力可以改变什么？

　　得出：只改变速度的方向。

　　切线方向上的力会对物产生怎么样的影响？

　　引导学生得到切向力改变了速度的大小。

　　2、什么情况下，物体做匀速圆周运动，什么情况是做变速圆周运动

　　匀速圆周运动：只有向心加速度时。

　　变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度时。

    3、学生“做一做”让学生观察和自己动手体验变速圆周运动，从而得到变速圆周运动物体受力情况。

4、认识图5.7-4，让学生知道研究一般曲线运动的方法：曲线→小段圆弧→圆周运动，即利用微元法将曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看做一小段圆弧，然后进行研究。

五、尝试训练，巩固提高

1：关于向心力说法中正确的是（    ）

A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；

B、向心力不改变速度的大小；

C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；

D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力

2：甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1：2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（    ）

 A.1∶4    B.2∶3   C.4∶9   D.9∶16

3、把一个小球放在漏斗中，沿漏斗中心轴转动漏斗，可以使小球沿光滑漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，小球的向心力是什么力提供的？若小球转动的角速度为ω，漏斗壁倾角为α，试求小球做圆周运动的半径。

六、课后作业

1、课本，第1至第3题

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式。

课后反思：

设计理念上，体现新课程理念，教育以人为本，学生是学习的主体，在课堂教学中让学生自己带着问题去思考、去探究、去验证。

设计程序上，遵循“建构主义”理论和教材编排特点、认识事物规律、学生身心特点，从感性到理性，从已知到未知来建构知识，内化提高。培养理论通过实验验证的科学态度，掌握从特殊到一般的思维方法。好好利用教材，因为“书本是科学的世界”。

设计内容上，不加重学生负担，从学生生活中感兴趣处着手，学生能完成的实验或问题着手，由浅入深，层层深化，既学会，又会学，且给了学生一片成功的舞台，学生在轻松愉悦中学习。

设计创新上，实验器材大多是源于生活中的常见物品，拉近了科学与生活的距离，学生感觉科学就在自己身边，对科学由衷产生亲近感。正好体现了“世界是科学的书本”，如乒乓球进玻璃杯，学生产生很深印象。对手拉小球这个书本上的“做一做”，在绳上加一段橡皮筋，既有了手感也能眼观。 

五、尝试训练，巩固提高

1：关于向心力说法中正确的是（    ）

A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；

B、向心力不改变速度的大小；

C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；

D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力

2：甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1：2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（    ）

 A.1∶4    B.2∶3   C.4∶9   D.9∶16

3、把一个小球放在漏斗中，沿漏斗中心轴转动漏斗，可以使小球沿光滑漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，小球的向心力是什么力提供的？若小球转动的角速度为ω，漏斗壁倾角为α，试求小球做圆周运动的半径。

六、课后作业

1、课本，第1至第3题

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式。

课后反思：

设计理念上，体现新课程理念，教育以人为本，学生是学习的主体，在课堂教学中让学生自己带着问题去思考、去探究、去验证。

设计程序上，遵循“建构主义”理论和教材编排特点、认识事物规律、学生身心特点，从感性到理性，从已知到未知来建构知识，内化提高。培养理论通过实验验证的科学态度，掌握从特殊到一般的思维方法。好好利用教材，因为“书本是科学的世界”。

设计内容上，不加重学生负担，从学生生活中感兴趣处着手，学生能完成的实验或问题着手，由浅入深，层层深化，既学会，又会学，且给了学生一片成功的舞台，学生在轻松愉悦中学习。

设计创新上，实验器材大多是源于生活中的常见物品，拉近了科学与生活的距离，学生感觉科学就在自己身边，对科学由衷产生亲近感。正好体现了“世界是科学的书本”，如乒乓球进玻璃杯，学生产生很深印象。对手拉小球这个书本上的“做一做”，在绳上加一段橡皮筋，既有了手感也能眼观。 

六、课后作业

1、课本，第1至第3题

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式。

课后反思：

设计理念上，体现新课程理念，教育以人为本，学生是学习的主体，在课堂教学中让学生自己带着问题去思考、去探究、去验证。

设计程序上，遵循“建构主义”理论和教材编排特点、认识事物规律、学生身心特点，从感性到理性，从已知到未知来建构知识，内化提高。培养理论通过实验验证的科学态度，掌握从特殊到一般的思维方法。好好利用教材，因为“书本是科学的世界”。

设计内容上，不加重学生负担，从学生生活中感兴趣处着手，学生能完成的实验或问题着手，由浅入深，层层深化，既学会，又会学，且给了学生一片成功的舞台，学生在轻松愉悦中学习。

设计创新上，实验器材大多是源于生活中的常见物品，拉近了科学与生活的距离，学生感觉科学就在自己身边，对科学由衷产生亲近感。正好体现了“世界是科学的书本”，如乒乓球进玻璃杯，学生产生很深印象。对手拉小球这个书本上的“做一做”，在绳上加一段橡皮筋，既有了手感也能眼观。 

6.向心力　

6.向心力　

教学过程

一、创设情境，引入新课

1、课件视频：提供物理情景

（1）花样滑冰女选手绕男选手的匀速旋转（视频）

（2）勇敢者转盘（图片）

（3）卫星绕地球运动（图片）

2、倒扣的高脚玻璃杯、乒乓球和托盘。向学生提出问题：怎样在保证杯口始终朝下且只用一只手的前提下，不借助于其它工具把托盘外的乒乓球移入盘内？

3、学生手拉小球做圆周运动体会手的感觉。

　　二、问题创设，学生探究，

　  让学生分析上述现象，与手感的这个“拉”力的作用效果，引出向心力，接着引出向心力大小的寻找，学生用牛顿第二定律推导出向心力大小表达式，让具有代表性的学生推导在展台演示，其他学生评价交流。让学生体验从感性到理性，从已知建构未知。同时体验成功。

　　三、实验验证，深入理解

我们已经得到了向心力的表达式。理论的正确与否我们必须要用实践去证明。

1、课本实验，“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式” 目的是：分析圆锥摆中向心力的来源，用圆锥摆实验可以粗略去验证向心力表达式，

　　（1）学生动手让小球做圆锥摆运动（学生阅读教材并动手实验，记录数据）

　　（2）建立物理模型（如图所示）

　　思考与讨论：

　　①如图所示，做匀速圆周运动的小球受到哪些力的作用？合力产生了怎样的效果？

　　②能否在实验中粗略计算此匀速圆周运动中的向心力大小？你能设计几种方法？ 

得出：向心力不是一种新的力，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是这些性质力的合力，也可以是这些性质力的一个分力。

2、学生“做一做”，做匀速圆周运动，手感与观察（橡皮筋长短可见）向心力大小，加深对向心力表达式的认识

四、拓展分析，提高认识 

1、看过山车视频和链球图片，进行受力分析，说明各个力产生了怎样的加速度，并进一步引导向心力的来源。了解向心力和切向力的作用 

　　什么情况下物体做匀速圆周运动，什么情况下做变速圆周运动。

　　哪个力提供向心力？有向心力就向心加速度，向心力可以改变什么？

　　得出：只改变速度的方向。

　　切线方向上的力会对物产生怎么样的影响？

　　引导学生得到切向力改变了速度的大小。

　　2、什么情况下，物体做匀速圆周运动，什么情况是做变速圆周运动

　　匀速圆周运动：只有向心加速度时。

　　变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度时。

    3、学生“做一做”让学生观察和自己动手体验变速圆周运动，从而得到变速圆周运动物体受力情况。

4、认识图5.7-4，让学生知道研究一般曲线运动的方法：曲线→小段圆弧→圆周运动，即利用微元法将曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看做一小段圆弧，然后进行研究。

五、尝试训练，巩固提高

1：关于向心力说法中正确的是（    ）

A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；

B、向心力不改变速度的大小；

C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；

D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力

2：甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1：2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（    ）

 A.1∶4    B.2∶3   C.4∶9   D.9∶16

3、把一个小球放在漏斗中，沿漏斗中心轴转动漏斗，可以使小球沿光滑漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，小球的向心力是什么力提供的？若小球转动的角速度为ω，漏斗壁倾角为α，试求小球做圆周运动的半径。

六、课后作业

1、课本，第1至第3题

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式。

课后反思：

设计理念上，体现新课程理念，教育以人为本，学生是学习的主体，在课堂教学中让学生自己带着问题去思考、去探究、去验证。

设计程序上，遵循“建构主义”理论和教材编排特点、认识事物规律、学生身心特点，从感性到理性，从已知到未知来建构知识，内化提高。培养理论通过实验验证的科学态度，掌握从特殊到一般的思维方法。好好利用教材，因为“书本是科学的世界”。

设计内容上，不加重学生负担，从学生生活中感兴趣处着手，学生能完成的实验或问题着手，由浅入深，层层深化，既学会，又会学，且给了学生一片成功的舞台，学生在轻松愉悦中学习。

设计创新上，实验器材大多是源于生活中的常见物品，拉近了科学与生活的距离，学生感觉科学就在自己身边，对科学由衷产生亲近感。正好体现了“世界是科学的书本”，如乒乓球进玻璃杯，学生产生很深印象。对手拉小球这个书本上的“做一做”，在绳上加一段橡皮筋，既有了手感也能眼观。 

五、尝试训练，巩固提高

1：关于向心力说法中正确的是（    ）

A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；

B、向心力不改变速度的大小；

C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；

D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力

2：甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1：2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（    ）

 A.1∶4    B.2∶3   C.4∶9   D.9∶16

3、把一个小球放在漏斗中，沿漏斗中心轴转动漏斗，可以使小球沿光滑漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，小球的向心力是什么力提供的？若小球转动的角速度为ω，漏斗壁倾角为α，试求小球做圆周运动的半径。

六、课后作业

1、课本，第1至第3题

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式。

课后反思：

设计理念上，体现新课程理念，教育以人为本，学生是学习的主体，在课堂教学中让学生自己带着问题去思考、去探究、去验证。

设计程序上，遵循“建构主义”理论和教材编排特点、认识事物规律、学生身心特点，从感性到理性，从已知到未知来建构知识，内化提高。培养理论通过实验验证的科学态度，掌握从特殊到一般的思维方法。好好利用教材，因为“书本是科学的世界”。

设计内容上，不加重学生负担，从学生生活中感兴趣处着手，学生能完成的实验或问题着手，由浅入深，层层深化，既学会，又会学，且给了学生一片成功的舞台，学生在轻松愉悦中学习。

设计创新上，实验器材大多是源于生活中的常见物品，拉近了科学与生活的距离，学生感觉科学就在自己身边，对科学由衷产生亲近感。正好体现了“世界是科学的书本”，如乒乓球进玻璃杯，学生产生很深印象。对手拉小球这个书本上的“做一做”，在绳上加一段橡皮筋，既有了手感也能眼观。 

六、课后作业

1、课本，第1至第3题

2、课外实验：用身边的材料设计一个实验，要求用简易的测量手段，可以验证向心力大小公式。

课后反思：

设计理念上，体现新课程理念，教育以人为本，学生是学习的主体，在课堂教学中让学生自己带着问题去思考、去探究、去验证。

设计程序上，遵循“建构主义”理论和教材编排特点、认识事物规律、学生身心特点，从感性到理性，从已知到未知来建构知识，内化提高。培养理论通过实验验证的科学态度，掌握从特殊到一般的思维方法。好好利用教材，因为“书本是科学的世界”。

设计内容上，不加重学生负担，从学生生活中感兴趣处着手，学生能完成的实验或问题着手，由浅入深，层层深化，既学会，又会学，且给了学生一片成功的舞台，学生在轻松愉悦中学习。

设计创新上，实验器材大多是源于生活中的常见物品，拉近了科学与生活的距离，学生感觉科学就在自己身边，对科学由衷产生亲近感。正好体现了“世界是科学的书本”，如乒乓球进玻璃杯，学生产生很深印象。对手拉小球这个书本上的“做一做”，在绳上加一段橡皮筋，既有了手感也能眼观。