向心力高中物理公開課教案設計

【教材分析】

本節課是從動力學的角度研究勻速圓周運動的，這部分知識是本章的重點和難點，也是學好圓周運動的關鍵點，學好這部分知識，可以為後面的天體運動和帶電粒子在勻強磁場中的運動打好基礎。

教材的編排思路很清晰，先是從身邊的事例出發，讓學生體驗到做圓周運動的物體需要有一個指向圓心的力，從而引出向心力的概念。由於上一節中，已經從一般性的結論入手，利用向量運算，在普遍情況下得出做勻速圓周運動的物體的加速度方向指向圓心的結論，進一步得到了向心加速度的大小。於是根據牛頓第二定律，就可以得到做勻速圓周運動的物體受到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向。

接着，教材為了讓學生對向心力有一個感性的認識，設計了“實驗”欄目──“用圓錐擺驗證向心力的表達式。實際上，這個實驗除了要驗證向心力表達式之外，另外一個目的就是可以讓學生體驗到“向心力不是一個新的力，而是一個效果力”，也即讓學生初步學會分析向心力的來源。

與過去不同的是，本節中又討論了變速圓周運動和一般的曲線運動。這樣安排的目的是從生活實際出發，在更廣闊的背景下讓學生認識到什麼情況下物體將做勻速圓周運動，什麼情況下會做變速圓周運動。以及知道如何處理一般曲線運動的方法。

【學情分析】

（1）思維基礎

根據新課程教學理念，從高一第一學期開始，在課堂教學過程中教師一直重視“過程與方法”的教學，學生已經初步有了探究事物的一般方法，即“是什麼？──怎麼樣？──為什麼？”的思維方法。因此，本設計中就通過創設問題情景，激勵學生自己提出想要研究的問題。

（2）心理特點

依據20世紀最著名的發展心理學家皮亞傑的理論可知高一學生的認知發展過程是由具體運算階段向形式運算階段過渡，也是由直觀認識向邏輯推理、實驗推理過渡階段，因此在教學中，要遵循從感性到理性的認識規律，本節課抓住學生的心理特點進行教學設計。

（3）已有知識

通過前一節《向心加速度》的學習，學生已經知道了向心加速度的方向指向圓心，它描述了物體速度方向變化的快慢。於是根據牛頓第二定律可知，這個加速度一定是由於它受到了指向圓心的力。因此將向心加速度的表達式代入牛頓第二定律即可得到向心力的`表達式。

但由於錯誤的經驗或者説是思維定勢，學生往往認為向心力是一種新的力，因此“向心力不是一種新的力，而是根據作用效果命名的力”（即向心力的來源）對學生來説，將是個難點。

【教學目標】

1．知識與技能

（1）知道什麼是向心力，理解它是一種效果力。

（2）理解向心力公式的確切含義，並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。並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。並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）經歷從自己提出問題到自己解決問題的過程，培養學生的問題意識及思維能力。

（2）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。

（3）實例、實驗緊密聯繫生活，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。

【重點難點】

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，並能用來進行計算。

（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）向心力的來源。

（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】

本節課設計成了探究性學習課，即在教師創設情景，讓學生自己提出想要知道的問題，在教師的引導下，通過全班同學的討論，自評和互評來不斷完善。教師在教學中通過具體的實例、實驗，激發學生的求知慾望，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。

一、難點的突破

“向心力不是一種新的力，而是根據作用效果命名的力”和“向心力和切向力的作用效果和特點”對學生來説都將是難點。因此在勻速圓周運動的例子中，必須讓學生對物體進行受力分析，並讓學生判斷合力的作用效果是什麼、產生了怎樣的加速度，目的是讓學生體驗向心力的來源。在變速圓周運動中，讓學生對物體進行受力分析，説明各個力產生怎樣的加速度，從而進一步得到向心力和切向力的作用效果。

二、對教材中兩個地方的處理

1．由於課本中用來粗略驗證向心力表達式的圓錐擺運動在課堂中很難實現讓學生測量，所以本設計中安排了先用向心力演示儀去驗證向心力的表達式，然後在讓學生分析遊樂園中轉椅的運動和受力情況後，通過讓學生體驗在實驗室裏粗略測量圓錐擺模型運動中的向心力大小以落實它的向心力來源，並向學生説明我們可以用圓錐擺粗略驗證向心力表達式。

2．為説明做變速圓周運動的物體，它受到的力並不是通過圓心時，課本上是通過實例鏈球運動和學生自己讓小沙袋做變速圓周運動的體驗來説明。這裏本人認為直接這樣讓學生體驗並得到上述結論難度不小，所以本設計中先讓學生通過對遊樂園中過山車做變速圓周運動進行受力分析，從而得到──物體在什麼情況下做變速圓周運動，然後讓學生觀察並分析鏈球運動和體驗讓小球做變速圓周運動時的受力情況，從而降低了難度。

三、本節課的教學流程設計為

1．向心力概念的引出。

2．引導學生提出自己想要研究的問題。

3．鼓勵學生先共同解決自己提出的一部分問題。

4．用實驗驗證理論──用向心力演示儀驗證向心力表達式。

5．從遊樂園裏轉椅出發落實：①分析圓錐擺中向心力的來源；②用圓錐擺模型可以粗略去驗證向心力表達式。

6．由遊樂園中的過山車模型和運動員的鏈球運動落實：物體做勻速圓周運動和變速圓周運動的條件及向心力和切向力的作用效果和特點。

7．讓學生知道研究一般曲線運動的方法。

8．課堂小結。

在教學手段上，充分使用ppt、視頻、演示實驗、身邊的圓周運動，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：帶細繩的小鋼球（兩人一個）。

2．動畫及視頻：地球繞太陽運動、圓錐擺（動畫），雙人花樣滑冰，遊樂園中的轉椅和過山車、鏈球運動的視頻及圖片。

3．製作ppt。