资源简介

《向心力》教学设计
【教学分析】
本节教材内容分析
本节课是在上一节的基础上对匀速圆周运动进行受力分析的动力学研究，从力的方面求解匀速圆周运动的各物理量。通过本节书，学生能更全面地把握匀速圆周运动的运动规律及受力特点，为学习下一章万有引力内容奠定知识基础。
此外，匀速圆周运动与我们日常生活、生产、科学研究有着密切的联系，因此学习这部分有重要的意义。
【教学目标】
（一）物理观念
1．知道什么是向心力，向心力是一种效果力，作用仅改变线速度方向。
2．掌握向心力大小与哪些因素有关。
3．能够对匀速圆周运动的物体进行受力分析并确定向心力大小和方向。
（二）科学思维
1．从简单的圆周运动情境逐步探索向心力的本质。
2．用控制变量法探究圆周运动的影响公式。
（三）科学探究
1．通过利用自制教具的趣味效果作为课堂导入引起学生的好奇心和求知欲。
2．通过参与探究性实验感受向心力的方向和向心力大小的影响因素从实验中获取知识。
3．通过动画展示，更直观地体现匀速圆周运动中向心力和线速度的关系。
（四）科学态度和责任
培养学生的视觉素养，改善对大自然各种运动的审美，乐于参与观察、敢于实验，体会实验在探索物理规律中的作用和方法。
【学生情况分析】
1.学生已有的知识：掌握了描述匀速直线运动的各物理量；物理学的研究方法之一——控制变量法；日常生活关于圆周运动的经验。
2.学生已有的能力及年龄特征：好奇心强，喜欢观察事物，大多数物理思维都建构在现实观察的基础上。通过观察现实情景而进行分析，得出结论。
【教学重难点】
（一）教学重点
1．知道什么是向心力，向心力是一种效果力，作用仅改变线速度方向。
2．能够对匀速圆周运动的物体进行受力分析并确定向心力由哪些力提供。
（二）教学难点
1．知道什么是向心力，向心力是一种效果力，作用仅改变线速度方向。
2．能够对匀速圆周运动的物体进行受力分析并确定向心力由哪些力提供。
3．向心力作用：改变线速度方向。
【教学策略设计】
新课程提倡以自主、合作、探究的教学组织形式来进行课堂教学，本节课采用以问题为线索，通过采用视频和实验演示为载体的教学组织形式，教师通过提出一个个问题来引导学生进行思考，探究实验，学习物理知识，坚持“教师为主导，学生为主体”的教学原则。
【教学方法】
讲授法、演示实验法、谈话法、实验法
【教学用具准备】
1．图片视频剪接和Flash动画
2．自制教具——轻球拉重物
3．PPT教学演示课件
4．皮带传动轮
【教学过程设计】
教学环节 教师活动 学生活动 设计思想

通过一个趣味小玩具乒乓球拉塑料瓶导入新课

师：匀速圆周运动在日常生活中非常常见，而且应用也十分广泛。那么匀速圆周运动到底存在什么运动规律呢？这节课我们就一起来探究探究。
师：首先让我们来认识一下一个小装置。同学们每个小组都有这样的一个小装置。上面有个乒乓球，中间用绳子连着穿有一条笔杆，下面有个空塑料瓶。
问题：根据日常生活经验，塑料瓶比乒乓球要重，但是我们有没什么办法在不接触乒乓球的情况下让轻乒乓球反过来把重的塑料瓶拉起来？
【提问】那位同学想到什么好方法？有请XX同学上来演示一下。
师：同学们仔细观察，小球在转动过程中居然逐渐地把塑料瓶拉起来了，非常奇妙。
师：每个小组的同学也利用你们桌面上的器材感受一下，确实轻的小球做圆周运动能把重瓶子拉起来。
【提问】大家体验完之后，问题就出来：为什么做圆周运动的小球能把比它重的塑料瓶拉起来呢？这就是我们这节课要解决的问题，让我们一起学习这一节课——2.2向心力。
思考
【个别回答】转动乒乓球球即可。
【讲台演示】
【亲自操作】
【思考】
利用小球做匀速圆周运动的情景让同学们建立起这节课的物理情景，同时趣味实验导入能引起学生的求知欲和好奇心。
(时间4min)

利用小实验来感受向心力
师：什么是向心力呢？我们先通过一个实验来感受一下。
师：人用手拉着绳子让小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，这时候同学们要体会一下三种感受。1．水平拉着绳子匀速转动小球，手有什么感受？增大小球的角速度，手感会发生什么变化？
2．小球匀速圆周运动时手的拉力方向如何？是否一直变化？
3．转动中突然松手，小球还能做匀速圆周运动吗？
师：桌面上有若干绑有绳子的小球，同学们就利用这小球根据三种这情况自主进行实验，然后把实验结论填写在学案里。好，小组实验开始。
作图：
【提问】大家做完这个实验后，哪位同学分享一下自己的实验结论？
师：也就是说，撤去拉力小球就会飞出去而不能做匀速圆周运动，那么说明这时候小球要做匀速圆周运动必须要一个拉力。
【提问】这时候小球做匀速圆周运动受到哪些力作用？
师：小球做匀速圆周运动，重力和支持力相互抵消，可是拉力却没有被抵消。说明匀速圆周运动的合外力不为0哦，这时候小球的合外力就是什么力？合外力往哪个方向呢？
板书：匀速圆周运动，合外力不为0，沿着运动半径指向圆心。
师：因为匀速圆周运动的合外力是沿着半径指向圆心的，所以我们又称这个力为向心力。向心向心，顾名思义就是指向圆心。
板书：故称向心力。
【操作实验】
【上台利用投影讲解】
【个别回答】重力、支持力、拉力
【集体回答】合外力就是拉力。合外力沿着半径指向圆心。
通过实验培养探究问题的能力，引发学习兴趣。
(时间4min)
(时间4min)

关于向心力的正确理解
【提问】在匀速圆周运动里，向心力是合外力，那它是不是实际受到的力？
师：刚才小球做匀速圆周运动受到重力支持力拉力，有没有受到向心力？这时候什么力充当向心力角色？没有，所以向心力并非实际受到的力，而是由其它力等效而成，充当向心力效果。
【板书】向心力并非实际受到的力，而是一种效果力。
【回答】不是。
【回答】拉力。

(时间2min)

关于向心力的作用

师：好，那么接下来我们通过动画更直观地了解向心力。
【播放动画】小球做匀速圆周运动，他的向心力和线速度的方向是这样的，我们看到它们有什么规律？
师：所以向心力使得线速度方向一直发生改变，但是没有改变线速度大小。所以向心力作用是什么？
【板书】向心力作用：仅改变线速度方向，不改变其大小。
【回答】向心力方向和线速度方向垂直。
【回答】向心力用来仅改变线速度方向。

通过动画得演示直观地展现向心力与线速度的变化规律，从而得出向心力的作用。
(时间5min)

影响向心力大小的因素
师：向心力有大小也有方向，那么向心力的方向是沿着半径指向圆心的。那么它的大小又与什么因素有关呢？
师：向心力大小可能以下因素有关，小球的质量，转动的角速度（或线速度），转动的半径。
师：如果我要研究质量对向心力的影响，那么就要改变质量，但是角速度和运动半径能不能变？所以保持角速度和运动半径不变，感受质量对向心力的影响。这种方法是什么研究方法？
师：接下来我们就通过一个实验来感受向心力的变化。每个小组都有这样的器材。现在用小球穿过笔杆做匀速圆周运动，一只手抓住笔杆，另一只手拉住绳子。拉力近似提供向心力。分别从以下三种情况中保持两个物理量不变，改变其中一个物理量，体会向心力大小变化。
师：同学们，现在我来介绍一下实验仪器。笔杆。还有两种大小相同的小球，一种是钢球，一种是木球。为什么要准备两种小球？
现在以小组为单位做这个实验。开始实验。
师：那么同学们哪位同学能分享一下自己的实验结论啊？
师：回答得非常好，通过实验我们可以知道向心力大小和质量、角速度、运动半径都有关。
【集体回答】质量、角速度、运动半径。
【集体回答】不能
【集体回答】控制变量法
【实验操作】
【集体回答】需要改变小球质量
【个别回答】
【上台利用投影讲解】

通过实验亲自体会影响向心力大小的因素，在实验中掌握规律。
(时间5min)
(时间3min)
照应开头，为什么轻的乒乓球能把重的瓶子拉起来

师：学到这里，就让我们回到开头的小玩具那里。为什么轻的小球反而能把重的瓶子拉起来？
师：小球在平面内做匀速圆周运动，受到哪些力作用？
师：小球转动的圆心在哪里？小球做匀速圆周运动肯定需要向心力。而向心力一定是沿运动半径指向圆心的。重力和拉力的合力一定是提供向心力。而向心力一定指向圆心，所以他们的合力就是这样子。
师：力的作用是相互的，而绳子对小球的拉力绕过笔杆作用在塑料瓶上，于是就把瓶子拉起来了。
【学生】观察、思考、分析
【学生】小球重力还有绳子拉力

首尾呼应使课堂更加完整。
(时间3min)
分析物体随圆盘一起做匀速圆周运动的受力

师：接下来我们就通过一个影像来认识一个匀速圆周运动的例子。（播放影像）圆盘上的物体随圆盘一起做匀速圆周运动。那么物体受到哪些力的作用？又是哪些力做向心力呢？
【画情景图准备受力分析】！
【提问】物体随圆盘匀速转动过程中受到哪些力作用？
静摩擦力往哪个方向？
所以你觉得是静摩擦力做向心力，对吗？
师：非常好，物体随盘转时，重力和支持力相互抵消。他所需要的向心力只能靠圆盘给的静摩擦力提供。而静摩擦力只能沿半径指向圆心。
【学生讨论】
【个别回答】重力，支持力，静摩擦力
沿着半径指向圆心

(时间2min)

课后思考问题：为什么圆盘转速过快时，物体遍不能随圆盘一起转动呢？ 师：大家不必觉得奇怪，今后还有很多静摩擦力做向心力的例子。
【提问】现在我又问题要问大家，请看这里有个圆盘，圆盘上有个物体。当我慢慢地转动圆盘时，物体能随着圆盘一起转动。静摩擦力做向心力。但是，一旦我加速转动，物体突然间飞出圆盘。为什么当转速足够大时，物体会飞出去而不能随圆盘转动呢？
师：那么这问题就留给大家回去思考，我们下节课再一起来探讨。这节课就到这里。

给予学生课后思考的余地。
(时间2min)
【板书设计】2.2 向心力
匀速圆周运动：合外力不为0，沿半径指向圆心，故称为向心力。
向心力并非实际受到的力，是一种效果力。
向心力作用：改变线速度方向，不改变其大小。

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