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《向心力》教学设计
作为一位兢兢业业的人民教师，就难以避免地要准备教学设计，借助教学设计可以提高教学效率和教学质量。如何把教学设计做到重点突出呢？下面是小编收集整理的《向心力》教学设计，欢迎大家分享。
《向心力》教学设计1
教材分析
本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运动的，这部分知识是本章的重点和难点，也是学好圆周运动的关键点，学好这部分知识，可以为后面的天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动打好基础。
教材的编排思路很清晰，先是从身边的事例出发，让学生体验到做圆周运动的物体需要有一个指向圆心的力，从而引出向心力的概念。由于上一节中，已经从一般性的结论入手，利用矢量运算，在普遍情况下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，进一步得到了向心加速度的大小。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。
接着，教材为了让学生对向心力有一个感性的认识，设计了“实验”栏目──“用圆锥摆验证向心力的表达式。实际上，这个实验除了要验证向心力表达式之外，另外一个目的就是可以让学生体验到“向心力不是一个新的力，而是一个效果力”，也即让学生初步学会分析向心力的来源。
与过去不同的是，本节中又讨论了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
（1）思维基础
根据新课程教学理念，从高一第一学期开始，在课堂教学过程中教师一直重视“过程与方法”的教学，学生已经初步有了探究事物的一般方法，即“是什么？──怎么样？──为什么？”的思维方法。因此，本设计中就通过创设问题情景，激励学生自己提出想要研究的问题。
（2）心理特点
依据20世纪最著名的发展心理学家皮亚杰的理论可知高一学生的认知发展过程是由具体运算阶段向形式运算阶段过渡，也是由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段，因此在教学中，要遵循从感性到理性的认识规律，本节课抓住学生的心理特点进行教学设计。
（3）已有知识
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，它描述了物体速度方向变化的快慢。于是根据牛顿第二定律可知，这个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。
但由于错误的经验或者说是思维定势，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。
教学目标
1、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。
2、过程与方法
（1）通过对向心力概念的探究体验，让学生理解其概念。并掌握处理问题的一般方法：提出问题，分析问题，解决问题。
（2）在验证向心力的表达式的过程中，体会控制变量法在解决问题中的作用。
（3）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，让学生领会解决问题从特殊到一般的思维方法。并学会用运动和力的观点分析、解决问题。
3、情感态度与价值观
（1）经历从自己提出问题到自己解决问题的过程，培养学生的问题意识及思维能力。
（2）经历从特殊到一般的研究过程，培养学生分析问题、解决问题的能力。
（3）实例、实验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边，调动学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣。
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
本节课设计成了探究性学习课，即在教师创设情景，让学生自己提出想要知道的问题，在教师的引导下，通过全班同学的讨论，自评和互评来不断完善。教师在教学中通过具体的实例、实验，激发学生的求知欲望，让学生主动参与到探究的过程，成为学习的主体，积极主动地获取知识和能力。
一、难点的突破
“向心力不是一种新的力，而是根据作用效果命名的力”和“向心力和切向力的作用效果和特点”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。
二、对教材中两个地方的处理
1、由于课本中用来粗略验证向心力表达式的圆锥摆运动在课堂中很难实现让学生测量，所以本设计中安排了先用向心力演示仪去验证向心力的表达式，然后在让学生分析游乐园中转椅的运动和受力情况后，通过让学生体验在实验室里粗略测量圆锥摆模型运动中的向心力大小以落实它的向心力来源，并向学生说明我们可以用圆锥摆粗略验证向心力表达式。
2、为说明做变速圆周运动的物体，它受到的力并不是通过圆心时，课本上是通过实例链球运动和学生自己让小沙袋做变速圆周运动的体验来说明。这里本人认为直接这样让学生体验并得到上述结论难度不小，所以本设计中先让学生通过对游乐园中过山车做变速圆周运动进行受力分析，从而得到──物体在什么情况下做变速圆周运动，然后让学生观察并分析链球运动和体验让小球做变速圆周运动时的受力情况，从而降低了难度。
三、本节课的教学流程设计为
1、向心力概念的引出。
2、引导学生提出自己想要研究的问题。
3、鼓励学生先共同解决自己提出的一部分问题。
4、用实验验证理论──用向心力演示仪验证向心力表达式。
5、从游乐园里转椅出发落实：①分析圆锥摆中向心力的来源；②用圆锥摆模型可以粗略去验证向心力表达式。
6、由游乐园中的过山车模型和运动员的链球运动落实：物体做匀速圆周运动和变速圆周运动的条件及向心力和切向力的作用效果和特点。
7、让学生知道研究一般曲线运动的方法。
8、课堂小结。
在教学手段上，充分使用ppt、视频、演示实验、身边的圆周运动，以增强教学的生动性和形象性，活跃课堂气氛，从而充分调动学生学习的积极性，落实教学目标。
课前准备
1、实验仪器：带细绳的小钢球（两人一个）。
2、动画及视频：地球绕太阳运动、圆锥摆（动画），双人花样滑冰，游乐园中的转椅和过山车、链球运动的视频及图片。
3、制作ppt。
《向心力》教学设计2
新课程强调“将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向获取知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神”。为此本教学设计和教学实施就是采用学生实验探究和教师演示实验相结合的实验探究教学法。
教学内容
《普通高中课程标准实验教科书·物理（2）》（司南版）
教学目标
1、知识与技能
（1）知道向心力，通过实例认识向心力的作用及向心力的来源
（2）通过实验理解向心力的大小与哪些因素有关系，能运用向心力公式进行计算。
（3）知道向心加速度及其公式，能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度。
2、过程与方法
（1）经历形成向心力概念的过程，培养学生观察、分析、归纳能力。
（2）通过创设一定的问题情境，让学生经历探索向心力F与哪些因素有关的过程，学习控制变量法，培养学生分析论证等能力。
3、情感态度与价值观
学习科学研究方法和科学研究态度，发展学生对科学的好奇心与求知欲，使学生乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦，培养学生主动参与活动的热情和与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。
教材分析
《向心力和向心加速度》是司南版必修2第三章第二节。本节是本章承上启下的重要知识，学好这一节可以为学好本章应用部分以及万有引力的应用作必要准备。 教材先讲向心力，后讲向心加速度，回避了用矢量推导向心加速度这个难点，通过实例给出向心力概念，再通过探究性实验给出向心力公式F=mrω2或 F=mv2/r，之后直接应用牛顿第二定律得出向心加速度的表达式a=rω2或a=v2/r，顺理成章，便于学生接受。
学情分析
在前面的教学中，学生已经学习了匀速圆周运动。知道描述匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、转速等，并理解它们之间的关系。知道在传动装置中，共轴的轮子上各点的角速度相等；皮带转动（不打滑）中，凡和皮带接触的点，线速度的大小相等。这些都为本节课的学习奠定了基础。但学生只是表面知道匀速圆周运动是一种变速运动，因为它的线速度方向时刻在变，更深一步来分析，为什么线速度的.方向时刻在变？是什么力来改变物体的这种运动状态，这个力有何特点？学生将带着这些疑问来进入本节课的学习。
教学过程
一、引入新课
1、 设置情景
教师做“水流星”实验，并设下疑问：为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动，水不从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，杯口已经朝下，水也不会从杯里洒出来？
[在课堂上创设真实可见的物理情景，通过演示实验的现象，使学生产生悬念，激发好奇心和探索欲望，培养学生把生活与物理联系一起的习惯。]
2、 复习提问
（1）什么是匀速圆周运动？
（2）“匀速”的含义是什么？
在上节课的基础上，学生很快得出答案。教师引导学生分析：由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。那么做匀速圆周运动的物体所受合外力一定不为零。那么物体所受的外力有何特点？加速度怎样呢？指出：这两个问题即是我们这节课要研究的问题，且通过这节课的学习大家即可自行解释前面小实验的因果。
[采用这样的导入法是在复习旧知识的基础上，提出将要进一步研究的问题，从而使学生对讲授的新内容产生迫切求知的欲望，主动积极开展思维活动，进入新课的学习。同时能给学生一种知识的整体感。]
二、向心力
1、实验探究“小球在光滑水平面做圆周运动”。
（1）、步骤
①一个小球，拴在绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态
②用手轻击小球，观察绳绷直前后小球的运动情况。
（2）、借助课件引导学生讨论、分析：
①绳绷紧前，小球做匀速直线运动，小球受到哪些力的作用？
②绳绷紧后，小球做匀速圆周运动，小球受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？
（3）、通过讨论得到：
①做圆周运动的物体始终受到一个指向圆心的力的作用，这个力叫向心力。
②向心力指向圆心，方向不断变化。是变力。
③向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。
[这实验简单易做，效果明显，通过亲身感受学生获得了成功的乐趣。讨论时教师应适时介入引导学生得出正确的结论。]
2、课件展示动画：（1）圆锥摆 （2） 物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动 （3）汽车转弯 （4）卫星绕地球运行
3、向心力的来源：通过对以上四个圆周运动实例的分析得出向心力的来源可以是某一个力（重力、弹力、摩擦力）或几个力的合力，也可以是某个力的分力。
4、应用：学生尝试解释“水流星”的实验现象。
[向心力的来源是学生在本章学习中的一个难点，用多媒体呈现直观刺激材料，易引起学生注意，提高学习兴趣。 圆锥摆等现象中，物体都做圆周运动，具有运动方面的共性，由此启发学生对这些物体的受力进行分析，寻找受力方面的共性，使学生经历了分析、比较、归纳等思维过程，也体验到了成功的喜悦。学生在未来的学习中可能将向心力当成独立的一个力，教师此时应特别指出：受力分析时， 不能多出一个向心力。且①物体做匀速圆周运动时，向心力就是物体所受到的合外力。②物体做非匀速圆周运动时，向心力物体并非是所受到的合外力。]
三、向心力的大小
1、 实验探究：感受向心的大小
让学生利用身边的材料如钥匙串、橡皮擦、笔、细绳等动手实验并感受向心的大小。
（1）让学生用细线联结钥匙串、橡皮擦、笔等，然后拉住绳的一端，让钥匙串、橡皮擦、笔等尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次。
（2）引导学生猜想：向心力的大小可能与物体的质量、角速度、半径有关。因此在探究向心力大小实验中应采用控制变量法来研究这一问题。
[该小实验在此做了改动，与课本上的不尽相同。做该实验时学生的感受更直接，更易操作。提醒学生实验时应使物体尽可能在水平面内做圆周运动，这样绳的拉力近似等于向心力。]
课件展示：
2、 实验探究向心力大小
（1）实验方法：控制变量法
（2）介绍向心力演示器的构造和使用方法。
（3）实验过程
①质量不同的钢球和铝球，当它们运动的半径r和角速度ω相同时，比较向心力的大小
②两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系
③两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系
（4）实验记录表格
实验质量比值（m1：m2）半径比值（r1：r2）角速度比值（ω1：ω2）向心力近似比值（F1：F2）123
（5）实验结论：
①实验表明物体做圆周运动所需向心力大小为：
F=mω2r （式中F表示向心力，m表示物体的质量，ω是物体做圆周运动的角速度，r是所做圆周运动的圆周半径。）
②应用线速度和角速度的关系，上述公式可变形为：
F=mv2/r （式中v是做匀速圆周运动的线速度）
[对于控制变量法学生已有一定程度的认知，因此在学生的自主探究并提出猜想后通过演示实验师生一起探究最后得出向心力大小的关系式。在介绍向心力演示器的构造和使用方法时教师可结合传动装置中，共轴的轮子上各点的角速度相等，皮带传动（不打滑）中，凡和皮带接触的点，线速度的大小相等这一知识点让学生思考怎样控制角速度不变。当学生明白这一问题后，教师的演示也可换成学生的演示。不然，台上的忙得不亦乐乎，台下的却不知所以然，纯看热闹。]
四、向心加速度：
1、定义： 由向心力产生的加速度叫向心加速度。
2、物理意义： 它是表示速度方向变化快慢的物理量。
3、向心加速度的大小与方向
（1）引导学生利用牛顿第二定律推导出向心加速的表达式——a=ω2r。
向心力的大小还可以用F=mν2/r来表达，同样向心加速度也可表示为——a=ν2/r。
（2）方向：与向心力的的方向一致。沿半径指向圆心，方向不断变化，所以匀速圆周运动是变加速运动。
4、动动脑：a=ω2r、a=ν2/r ，a与r究竟是成正比呢，还是成反比？
指出：当w一定时，a∝r
当v一定时，a∝1/r
5、课本例题：在航空竞赛场里，由一系列路标塔指示飞机的飞行路径。在飞机转弯时，飞行员能承受的最大向心加速度大小约为6g（g为重力加速度）。设一飞机以150 m/s的速度飞行，当加速度为6g时，其路标塔转弯半径应该为多少？
六、小结[在小结中需给学生指出，向心力和向心加速度的公式虽然是从匀速圆周运动中推导出来的，但这些公式对变速圆周运动中求某点的向心力和向心加速度也适用。]
七、作业：P72，T3、4、5小题
设计思路
向心力和向心加速度是高中物理的一个难点内容，学生对于向心力一直很难理解。为了突破重点，难点，本节课本节首先通过创设真实可见的物理情景，激发他们的求知欲，引起学习的兴趣。然后学生亲身进行实验探究来感受向心力。当学生对向心力的概念有了一定的认识后，就进一步提出向心力的大小与哪些因素有关呢？再让学生动手完成感受向心力大小的小实验后做出猜想，然后借助了向心力演示器进行实验，从而得出了向心力公式。接着运用牛顿第二定律，给出向心加速度的公式，让学生明白匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小不变，但方向时刻在改变。
本教学设计和教学实施都落实了高中物理新课程的目标要求，体现了新课程的精神，采取“学生自主探究，教师启发导学”的新教法，充分调动学生自主学习，让学生自主探究，亲身体会到科学探究的过程。通过实验探究，让学生人人参与，亲身体验探究过程，活跃学生思维，并在探究中突破教学难点。教师结合演示实验，同时充分利用多媒体课辅助教学，使课堂的教学效果大大提高。这是一节科学的、操作性很强的教学设计案例。
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