向心力高中物理公開(kāi)課教案設(shè)計(jì)
【教材分析】
本節(jié)課是從動(dòng)力學(xué)的角度研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的，這部分知識(shí)是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是學(xué)好圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵點(diǎn)，學(xué)好這部分知識(shí)，可以為后面的天體運(yùn)動(dòng)和帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)打好基礎(chǔ)。
教材的編排思路很清晰，先是從身邊的事例出發(fā)，讓學(xué)生體驗(yàn)到做圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要有一個(gè)指向圓心的力，從而引出向心力的概念。由于上一節(jié)中，已經(jīng)從一般性的結(jié)論入手，利用矢量運(yùn)算，在普遍情況下得出做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度方向指向圓心的結(jié)論，進(jìn)一步得到了向心加速度的大小。于是根據(jù)牛頓第二定律，就可以得到做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向。
接著，教材為了讓學(xué)生對(duì)向心力有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)了“實(shí)驗(yàn)”欄目──“用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式。實(shí)際上，這個(gè)實(shí)驗(yàn)除了要驗(yàn)證向心力表達(dá)式之外，另外一個(gè)目的就是可以讓學(xué)生體驗(yàn)到“向心力不是一個(gè)新的力，而是一個(gè)效果力”，也即讓學(xué)生初步學(xué)會(huì)分析向心力的來(lái)源。
與過(guò)去不同的是，本節(jié)中又討論了變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這樣安排的目的是從生活實(shí)際出發(fā)，在更廣闊的背景下讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到什么情況下物體將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，什么情況下會(huì)做變速圓周運(yùn)動(dòng)。以及知道如何處理一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方法。
【學(xué)情分析】
�。�1）思維基礎(chǔ)
根據(jù)新課程教學(xué)理念，從高一第一學(xué)期開(kāi)始，在課堂教學(xué)過(guò)程中教師一直重視“過(guò)程與方法”的教學(xué)，學(xué)生已經(jīng)初步有了探究事物的一般方法，即“是什么？──怎么樣？──為什么？”的思維方法。因此，本設(shè)計(jì)中就通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，激勵(lì)學(xué)生自己提出想要研究的問(wèn)題。
�。�2）心理特點(diǎn)
依據(jù)20世紀(jì)最著名的發(fā)展心理學(xué)家皮亞杰的理論可知高一學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展過(guò)程是由具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過(guò)渡，也是由直觀認(rèn)識(shí)向邏輯推理、實(shí)驗(yàn)推理過(guò)渡階段，因此在教學(xué)中，要遵循從感性到理性的認(rèn)識(shí)規(guī)律，本節(jié)課抓住學(xué)生的心理特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。
（3）已有知識(shí)
通過(guò)前一節(jié)《向心加速度》的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)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。于是根據(jù)牛頓第二定律可知，這個(gè)加速度一定是由于它受到了指向圓心的力。因此將向心加速度的表達(dá)式代入牛頓第二定律即可得到向心力的表達(dá)式。
但由于錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)或者說(shuō)是思維定勢(shì)，學(xué)生往往認(rèn)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(jù)作用效果命名的力”（即向心力的來(lái)源）對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，將是個(gè)難點(diǎn)。
【教學(xué)目標(biāo)】
1．知識(shí)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(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
（3）知道變速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力是合外力的一個(gè)分力，知道合外力的作用效果。
2．過(guò)程與方法
（1）通過(guò)對(duì)向心力概念的探究體驗(yàn)，讓學(xué)生理解其概念。并掌握處理問(wèn)題的一般方法：提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題。
�。�2）在驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的過(guò)程中，體會(huì)控制變量法在解決問(wèn)題中的作用。
�。�3）經(jīng)歷從勻速圓周運(yùn)動(dòng)到變速圓周運(yùn)動(dòng)再到一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)程，讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)解決問(wèn)題從特殊到一般的思維方法。并學(xué)會(huì)用運(yùn)動(dòng)和力的觀點(diǎn)分析、解決問(wèn)題。
3．情感態(tài)度與價(jià)值觀
�。�1）經(jīng)歷從自己提出問(wèn)題到自己解決問(wèn)題的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)及思維能力。
（2）經(jīng)歷從特殊到一般的研究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
�。�3）實(shí)例、實(shí)驗(yàn)緊密聯(lián)系生活，拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
【重點(diǎn)難點(diǎn)】
1．教學(xué)重點(diǎn)
�。�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(lái)進(jìn)行計(jì)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(xué)難點(diǎn)
�。�1）向心力的來(lái)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(xué)策略與手段】
本節(jié)課設(shè)計(jì)成了探究性學(xué)習(xí)課，即在教師創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生自己提出想要知道的問(wèn)題，在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)全班同學(xué)的討論，自評(píng)和互評(píng)來(lái)不斷完善。教師在教學(xué)中通過(guò)具體的實(shí)例、實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，讓學(xué)生主動(dòng)參與到探究的過(guò)程，成為學(xué)習(xí)的主體，積極主動(dòng)地獲取知識(shí)和能力。
一、難點(diǎn)的突破
“向心力不是一種新的力，而是根據(jù)作用效果命名的力”和“向心力和切向力的作用效果和特點(diǎn)”對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)都將是難點(diǎn)。因此在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的例子中，必須讓學(xué)生對(duì)物體進(jìn)行受力分析，并讓學(xué)生判斷合力的`作用效果是什么、產(chǎn)生了怎樣的加速度，目的是讓學(xué)生體驗(yàn)向心力的來(lái)源。在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，讓學(xué)生對(duì)物體進(jìn)行受力分析，說(shuō)明各個(gè)力產(chǎn)生怎樣的加速度，從而進(jìn)一步得到向心力和切向力的作用效果。
二、對(duì)教材中兩個(gè)地方的處理
1．由于課本中用來(lái)粗略驗(yàn)證向心力表達(dá)式的圓錐擺運(yùn)動(dòng)在課堂中很難實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生測(cè)量，所以本設(shè)計(jì)中安排了先用向心力演示儀去驗(yàn)證向心力的表達(dá)式，然后在讓學(xué)生分析游樂(lè)園中轉(zhuǎn)椅的運(yùn)動(dòng)和受力情況后，通過(guò)讓學(xué)生體驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室里粗略測(cè)量圓錐擺模型運(yùn)動(dòng)中的向心力大小以落實(shí)它的向心力來(lái)源，并向?qū)W生說(shuō)明我們可以用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力表達(dá)式。
2．為說(shuō)明做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它受到的力并不是通過(guò)圓心時(shí)，課本上是通過(guò)實(shí)例鏈球運(yùn)動(dòng)和學(xué)生自己讓小沙袋做變速圓周運(yùn)動(dòng)的體驗(yàn)來(lái)說(shuō)明。這里本人認(rèn)為直接這樣讓學(xué)生體驗(yàn)并得到上述結(jié)論難度不小，所以本設(shè)計(jì)中先讓學(xué)生通過(guò)對(duì)游樂(lè)園中過(guò)山車(chē)做變速圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行受力分析，從而得到──物體在什么情況下做變速圓周運(yùn)動(dòng)，然后讓學(xué)生觀察并分析鏈球運(yùn)動(dòng)和體驗(yàn)讓小球做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況，從而降低了難度。
三、本節(jié)課的教學(xué)流程設(shè)計(jì)為
1．向心力概念的引出。
2．引導(dǎo)學(xué)生提出自己想要研究的問(wèn)題。
3．鼓勵(lì)學(xué)生先共同解決自己提出的一部分問(wèn)題。
4．用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論──用向心力演示儀驗(yàn)證向心力表達(dá)式。
5．從游樂(lè)園里轉(zhuǎn)椅出發(fā)落實(shí)：①分析圓錐擺中向心力的來(lái)源；②用圓錐擺模型可以粗略去驗(yàn)證向心力表達(dá)式。
6．由游樂(lè)園中的過(guò)山車(chē)模型和運(yùn)動(dòng)員的鏈球運(yùn)動(dòng)落實(shí)：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)的條件及向心力和切向力的作用效果和特點(diǎn)。
7．讓學(xué)生知道研究一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方法。
8．課堂小結(jié)。
在教學(xué)手段上，充分使用ppt、視頻、演示實(shí)驗(yàn)、身邊的圓周運(yùn)動(dòng)，以增強(qiáng)教學(xué)的生動(dòng)性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。
【課前準(zhǔn)備】
1．實(shí)驗(yàn)儀器：帶細(xì)繩的小鋼球（兩人一個(gè)）。
2．動(dòng)畫(huà)及視頻：地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)、圓錐擺（動(dòng)畫(huà)），雙人花樣滑冰，游樂(lè)園中的轉(zhuǎn)椅和過(guò)山車(chē)、鏈球運(yùn)動(dòng)的視頻及圖片。
3．制作ppt。
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