《向心力》教學設計與反思《向心力》教學設計與反思/NUMPAGES16《向心力》教學設計與反思《向心力》教學設計與反思《向心力》教學設計與反思【設計思想】建構主義教學理論啟示我們要轉變教學觀念，創造以“學生為主體，教師為主導”的教學環境，使學生在真實的情景中完成任務，改變我們長期存在的教師在臺上講，學生在臺下聽的灌輸式教學，充分發揮學生學習的自主性，引導學生主動發現問題，分析問題，解決問題，主動建構良好的認知結構，培養創新精神。【教材分析】教材先通過實例讓學生從運動和力的角度進行分析，分析物體的受力特點，從而得出向心力的概念，有助于學生體會和理解。教材接著從理論的角度，根據牛頓第二定律，推導出向心力的數學表達式。之后，為了讓學生對向心力公式有一定的認識和理解，教材中設計了驗證性實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式。通過圓錐擺實驗，拉近科學與生活的距離，使學生感到科學就在身邊，對科學產生親切感。本節還有一點與過去不同，那就是在討論完勻速圓周運動后討論了變速圓周運動和一般曲線運動。這塊內容的補充，不僅為分析物體在曲線最高點、最低點的受力分析和運動情況提供了理論依據，而且為學生提供了處理問題的一種思維方法：從特殊到一般。這部分知識的學習，可以為萬有引力和帶電粒子在勻強磁場中的運動等內容做好必要的準備。當然，學習完這一節之后，中學里所有的運動形式都學習完畢了，從而可以讓學生在更廣闊的角度理解運動和力的關系?！緦W情分析】通過前幾節內容的學習，學生已經知道了曲線運動的條件，學習了處理曲線運動的重要方法──運動的合成和分解，還利用運動的合成與分解知識研究了平拋運動。接著引入角速度、線速度、周期、轉速等物理量描述了勻速圓周運動的規律。這些知識的學習，為學生學習向心力做好了知識上的準備。由于向心力是一種學生感到陌生的力，而高一學生的抽象思維能力和邏輯推理還不是很強，所以需要在教學中通過實例、實驗，使學生對向心力的認識從感性認識升華到理性認識?！窘虒W目標】1．知識與技能（1）知道什么是向心力，理解它是一種效果力。（2）理解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，知道合外力的作用效果。2．過程與方法（1）通過對向心力概念的探究體驗，讓學生理解其概念。并掌握處理問題的一般方法：提出問題，分析問題，解決問題。（2）在驗證向心力的表達式的過程中，體會控制變量法在解決問題中的作用。（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。并學會用運動和力的觀點分析、解決問題。3．情感態度與價值觀（1）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。（2）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?！局攸c難點】1．教學重點（1）理解向心力的概念和公式的建立。（2）理解向心力的公式，并能用來進行計算。（3）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。2．教學難點（1）理解向心力的概念和公式的建立。（2）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。【教學策略與手段】向心力是高中物理的一個重點內容，同時也是一個難點內容，在對物體進行受力分析時，往往不清楚運動過程中什么力提供向心力，這說明學生對向心力的認識和理解不夠深刻、全面。為了突破難點，教師在教學中通過具體的實例、實驗，激發學生的求知欲望，讓學生主動參與到探究的過程，成為學習的主體，積極主動地獲取知識和能力。本節課的教學流程設計為：創設情境→發現問題→進行猜想→理論推導→實驗驗證→得出結論→指導實踐。在教學手段上，充分使用PPT、視頻、演示實驗、故事講述，以增強教學的生動性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調動學生學習的積極性，落實教學目標。【課前準備】1．實驗儀器：帶細繩的鋼球（兩人一個），鐵架臺，鋼球一個，細繩一條，刻度尺，圓形瓶蓋，秒表，物塊，圓形瓶蓋。2．視頻：自行車轉彎，公園的轉椅。3．制作PPT?！窘虒W過程】一、引入新課演示實驗：讓物塊在旋轉的平臺上盡可能做勻速圓周運動。教師：物塊為什么可以做勻速圓周運動？這節課我們就來研究這個問題。（設計意圖：從實驗引入，激發學生的好奇心，活躍課堂氣氛。）二、新課教學（一）向心力1．向心力的概念學生：在教師引導下對物塊進行受力分析：物塊受到重力、摩擦力與支持力。教師：物塊所受到的合力是什么？學生：重力與支持力相互抵消，合力就是摩擦力。教師：這個合力具有怎樣的特點？學生：思考并回答：方向指向圓周運動的圓心。教師：得出向心力的定義：做勻速圓周運動的物體受到的指向圓心的合力。（做好新舊知識的銜接，使概念的得出自然、流暢。）2．感受向心力學生：學生手拉著細繩的一端，使帶細繩的鋼球在水平面內盡可能做勻速圓周運動。教師：鋼球在水平面內盡可能做勻速圓周運動，什么力使鋼球做圓周運動？學生：對鋼球進行受力分析，發現拉力使鋼球做圓周運動。（設計意圖：利用常見的小實驗，讓學生親身體驗，增強學生對向心力的感性認識。）教師：也就是說，鋼球受到的拉力充當圓周運動的向心力。大家動手實驗并猜想：拉力的大小與什么因素有關？學生：動手體驗并猜想：拉力的大小可能與鋼球的質量m、線速度的v、角速度、周期T，半徑r有關。教師：那么我們如何研究向心力與m、v、、T、r之間的關系呢？學生：思考、討論并回答：采用控制變量法，保持m、v、、T、r中的四個量不變，研究與剩下的一個量之間的關系。教師：如果保持鋼球的質量m、線速度的v、角速度、周期T不變，半徑r可以變化嗎？學生：在教師引導下根據各個物理量之間的關系思考并回答：半徑r不能變化。教師：那么我們怎樣研究這幾個物理量之間的關系呢？學生：思考、討論并回答：由于做勻速圓周運動的物體，v、、T，r這四個物理量中，只要有兩個量確定了，其他兩個量也就跟著確定了。所以只需要研究向心力與m，v、、T、r這四個物理量中兩個物理量的關系。教師：引導學生采用控制變量法做實驗，體驗向心力的大小。學生：采用控制變量法做實驗，體驗向心力的大小。教師：大家體驗后，感覺向心力與哪些物理量有什么樣的關系？學生：根據自己的體驗并回答：質量m、半徑r一定，線速度v越大，向心力越大；質量m、線速度v一定，半徑r越大，向心力越大；質量m、半徑r一定，周期T越大，向心力越小……（設計意圖：積極引導學生猜想，并滲透實驗方法：控制變量法的教學。）3．推導向心力的表達式教師：這是向心力與各個物理量之間可能存在的定性關系。那大家能不能根據所學的知識，從理論上推導向心力的表達式。教師：在教師引導下根據向心加速度的表達式和牛頓第二定律推導：因為,所以=教師：理論推導證明：（設計意圖：培養學生的數學推理能力，體驗探究的過程。）4．粗略驗證演示實驗：細線下面懸掛一個鋼球，細線上端固定在鐵架臺上。將圓形瓶蓋置于水平桌面上，使鋼球靜止于瓶蓋的圓心。用手帶動鋼球，讓鋼球獲得初速度，使它沿圓形瓶蓋邊緣做圓周運動。教師：鋼球在做勻速圓周運動，那是什么力提供向心力？學生：動手畫圖，對鋼球進行受力分析，并在教師引導下找出提供向心力的合力。教師：哪幾個力提供向心力？向心力的大小如何？學生：繩子的拉力和鋼球的重力提供向心力。向心力的大小為。教師：我們要驗證向心力的表達式是否正確，那么需要測量向心力的大小，如何測量呢？學生：討論并回答：小球質量可以用天平測量，再乘以重力加速度，就是mg；小球重力mg可以用彈簧秤測量；可以用圓周運動的半徑與小球距懸點的豎直高度的比值算出。教師：我們已經求出了向心力的大小，那如何求？或的大?。窟@三個關系式里，哪一條比較容易測量？學生：思考并回答：。教師：在這條表達式里，只需要測量周期T，我們有秒表，那么周期是測鋼球圓周運動一圈的時間還是多圈的時間？學生：測量多圈的時間，之后算出周期。教師：為什么測量多圈的時間？學生：測量多圈，時間較準確，誤差較小。（設計意圖：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。同時，在實驗中引導學生分析、解決問題，以提高學生的實驗能力。）5．向心力是效果力教師：學以致用，請大家用剛才所學的知識解釋塑料球為什么可以在旋轉的圓柱形空瓶做勻速圓周運動？學生：思考并解釋。教師：播放自行車轉彎的視頻，并提問：自行車的彎道為什么要修成斜坡？學生：觀看視頻并在教師引導下進行受力分析后發現：重力和斜坡對自行車的支持力的合力充當向心力。教師：播放公園的轉椅的視頻，并提問：轉椅上的人做勻速圓周運動，什么力充當向心力？學生：觀看視頻并思考、回答：人受到的重力和椅子對人的支持力的合力充當向心力。教師：這些例子都說明向心力只是一種效果力。只要是產生向心加速度的力，不管是重力、彈力還是摩擦力，都可以是向心力。（設計意圖：通過具體實例讓學生初步體驗圓周運動的向心力的來源，加深學生對向心力概念的理解，并對圓周運動中力和運動的關系有更深入的認識。）（二）變速圓周運動教師：日常生活中比勻速圓周運動更常見的是變速圓周運動。接下來我們研究變速圓周運動中的向心力。演示實驗：釋放單擺，讓鋼球來回擺動。教師：小球從釋放到最低點的運動過程中，小球的速度大小如何變化？學生：速度逐漸變大。教師：小球繞著懸點做圓周運動，由于速度大小發生了變化，這是變速圓周運動。那么什么力提供小球做圓周運動的向心力？學生：在教師引導下對小球進行受力分析后得出：教師：那么重力的另一分量起著什么作用呢？學生：思考、討論并回答：跟速度方向一致，起著改變速度大小的作用。教師：在單擺這樣的變速圓周運動中，可以把力分解為跟圓周相切的分力Ft和指向圓心的分力Fn。Ft產生圓周切線方向的加速度，叫做切線加速度。切線加速度與物體的運動方向在一條直線上，它改變了物體速度的大小。那么指向圓心的分力Fn改變的是什么呢？學生：在教師引導下思考并回答：指向圓心的分力Fn始終與速度方向垂直，改變的是物體運動的速度方向。教師：現在我們可以從向心加速度和切向加速度的角度來理解勻速圓周運動和變速圓周運動了。僅有向心加速度的運動是勻速圓周運動，同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動是變速圓周運動。（滲透從特殊到一般的思維方法，借鑒勻速圓周運動中的從力和運動的角度考慮的分析方法，培養學生思維遷移的能力。）教師：到此為止，請大家分析歸納向心力有怎樣的特點？學生：在教師引導下分析、討論并歸納向心力的特點：（1）向心力的方向永遠指向圓心；（2）向心力的方向和速度方向垂直；（3）向心力是個變力；（4）向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。（設計意圖：通過勻速圓周運動和變速圓周運動的學習，使學生明白兩者之間的相同點和不同點，使學生對向心力的理解，更深刻，更全面，從而突破向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小這一難點。）（三）一般曲線運動教師：比變速圓周運動更為常見的是運動是一般曲線運動。在物理學中，我們把運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動叫做一般曲線運動。那么如何對一般曲線運動進行研究呢？學生：在教師引導下從極限思想的角度思考對一般曲線運動進行分析：可以把曲線分割成很多小段圓弧。圓弧的彎曲程度不一樣，說明它們具有不同的半徑。然后分析某點的運動時，就可以按圓周運動處理了。（設計意圖：再次滲透從特殊到一般的思維方法，并引導學生用極限的思維方法分析一般曲線運動，培養學生的思維品質。）三、課堂小結教師：引導學生回顧所學知識和思想方法，一起小結：1．一種力（向心力）2．一組公式（）3．一種實驗方法（控制變量法）4．兩種思想方法（從特殊到一般、極限思想）【教學反思】該教學設計創建的物理情景、提供的實驗方案，不僅使學生經歷了建立概念、發現規律的過程，也很好地落實了過程目標和情感目標。具體的說，有以下幾方面：1．向心力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，在對物體進行受力分析時，往往還外加一個向心力。為了突破重點，難點，第一、在學習順序上先講向心加速度，用矢量推導向心加速度這個難點，后講向心力，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。2．情景教學，讓學生主動參與探究的全過程，成為學習的主體，激發了學生的求知欲望，加深了對知識的理解。在探究過程中，教師要給學生提供必要的實驗器材和多媒體資源，引導學生去發現問題，使學生產生探究的動機，從而提出