Ⅰ 向心力優秀教案
一、教學目標
1.物理知識方面：
(1)理解勻速圓周運動是變速運動;
(2)掌握勻速圓周運動的線速度、角速度、周期的物理意義及它們間的數量關系;
(3)初步掌握向心力概念及計算公式。
2.通過勻速圓周運動、向心力概念的建立過程，培養學生觀察能力、抽象概括和歸納推理能力。
3.滲透科學方法的教育。
二、重點、難點分析
向心力概念的建立及計算公式的得出是教學重點，也是難點。通過生活實例及實驗加強感知，突破難點。
三、教具
1.轉台、小傘;
2.細繩一端系一個小球(學生兩人一組);
3.向心力演示器。
四、主要教學過程
(一)引入新課
演示：將一粉筆頭分別沿豎直向下、水平方向、斜向上拋出，觀察運動軌跡。
復習提問：粉筆頭做直線運動、曲線運動的條件是什麼?
啟發學生回答：速度方向與力的方向在同一條直線上，物體做直線運動;不在同一直線上，做曲線運動。
進一步提問：在曲線運動中，有一種特殊的運動形式，物體運動的軌跡是一個圓周或一段圓弧(用單擺演示)，稱為圓周運動。請同學們列舉實例。
(學生舉例教師補充)
電扇、風車等轉動時，上面各個點運動的軌跡是圓大到宇宙天體如月球繞地球的運動，小到微觀世界電子繞原子核的運動，都可看做圓周運動，它是一種常見的運動形式。
提出問題：你在跑400米過彎道時身體為何要向彎道內側微微傾斜?鐵路和高速公路的轉彎處以及賽車場的環形車道，為什麼路面總是外側高內側低?可見，圓周運動知識在實際中是很有用的。
引入：物理中，研究問題的基本方法是從最簡單的情況開始。
板書：勻速圓周運動
(二)教學過程設計
思考：什麼樣的圓周運動最簡單?
引導學生回答：物體運動快慢不變。
板書：1.勻速圓周運動
物體在相等的時間里通過的圓弧長相等，如機械鍾表針尖的運動。
思考：勻速周圓運動的一個顯著特點是具有周期性。用什麼物理量可以描述勻速圓周運動的快慢?
(學生自由發言)
板書：2.描述勻速圓周運動快慢的物理量
恆量。
當t很短，s很短，即為某一時刻的瞬時速度。線速度其實就是物體做圓周運動的瞬時速度。當物體做勻速圓周運動時，各個時刻線速度大小相同，而方向時刻在改變。那麼，線速度方向有何特點呢?
演示：水淋在小傘上，同時搖動轉台。觀察：水滴沿切線方向飛出。
思考：說明什麼?
師生分析：飛出的水滴在離開傘的瞬間，由於慣性要保持原來的速度方向，因而表明了切線方向即為此時刻線速度的方向。
板書：方向：沿著圓周各點的切線方向。如圖3。
單位：rad/s。
(3)周期：質點沿圓周運動一周所用的時間。如：地球公轉周期約365天，鍾表秒針周期60s等，周期長，表示運動慢。
(角速度、周期可由學生自己說出並看書完成)
板書：(師生共同完成)
思考：物體做勻速圓周運動時，v、、T是否改變?(、T不變，v大小不變、方向變。)
講述：勻速周周運動是勻速率圓周運動的簡稱，它是一種變速運動。
提出問題：勻速圓周運動是一種曲線運動，由物體做曲線運動的條件可知，物體必定受到一個與它的速度方向不在同一條直線上的合外力作用，這個合外力的方向有何特點呢?
學生小實驗(兩人一組)：
線的一端系一小球，使小球在水平面內做勻速圓周運動。小球質量很小(可用橡皮塞等替代)，甩動時線速度盡量大，小球重力與拉力相比可忽略，以保證拉線近似在水平方向。
觀察並思考：
①小球受力?
②線的拉力方向有何特點?
③一旦線斷或松隱盯手，結果如何?
(提問學生後板書並圖示)
概括：要使物體做勻速圓周運動，必須使物體受到與速度方向垂直而指向圓心的力作用，故名向心力。
板書：3.向心力：物體做螞寬勻速圓周運動所需要的力。
提出問題：向心力的大小跟什麼因素有關?
(學生自己灶物和設想，用剛才的儀器做小實驗，憑感覺粗略體驗。學生經實驗、討論有了自己的看法後，自由發言。)
演示實驗(驗證學生的設想)：研究向心力跟物體質量m、軌道半徑r、角速度的定量關系。
提問：實驗時能否讓三個量同時變。
保持兩個量不變，使一個量變化。
實驗裝置：向心力演示器。
演示：搖動手柄，小球隨之做勻速圓周運動。
提問：向心力由什麼力提供?如何測量?
小球向外壓擋板，擋板對小球的反作用力指向轉軸，提供了小球做勻速圓周運動的向心力，兩力大小相等，同時小球壓擋板的力使擋板另一端壓縮套在軸上的彈簧，彈簧被壓縮的格數可以從標尺中讀出，即顯示了向心力大小。
演示內容：
①向心力與質量的關系：、r一定，取兩球使mA=2mB觀察：(學生讀數)FA=2FB結論：向心力Fm
②向心力與半徑的關系：m、一定，取兩球使rA=2rB觀察：(學生讀數)FA=2FB結論：向心力Fr
③向心力與角速度的關系：m、r一定，使A=2B觀察：(學生讀數)FA=4FB結論：向心力F2
歸納：綜合上述實驗結果可知：物體做勻速圓周運動需要的向心力與物體的質量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。但不能由一個實驗、一個測量就得到一般結論，實際上要進行多次測量，大量實驗，但我們不可能一一去做。同學們剛才所做的實驗得出：m、r、越大，F越大;若將實驗稍加改進，如課本中所介紹的小實驗，加一彈簧秤測出F，可粗略得出結論(要求同學回去做)。我們還可以設計很多實驗都能得出這一結論，說明這是一個帶有共性的結論。測出m、r、的值，可知向心力大小為：F=mr2。
反饋練習：
①對於做勻速圓周運動的物體，下面說法正確的.是：A速度不變;B速率不變;C角速度不變;D周期不變。
②如圖7為一皮帶傳動裝置，在傳動過程中皮帶不打滑。試比較輪上A、B、C三點的線速度、角速度大小。
③物體做勻速圓周運動所需要的向心力跟半徑的關系，有人說成正比，有人說成反比。你對這兩種說法是如何理解的?
④(前後呼應)解釋跑400m彎道時身體為何要傾斜等一類問題。(火車拐彎要求課後看書)
五、課堂小結
1.科學方法
①點明建立概念的過程：是通過大量實例，概括抽象出本質的內容，即由個別到一般的思維過程。
②點明實驗歸納的過程：必須經過多次實驗，必須有足夠的事實，由多個特殊的共同結論才能歸納出一般情況下的結論。
2.知識內容：(見板書)
3.對向心力的理解：向心力並不是一種特殊性質的力，它的名稱只是根據始終指向圓心這一作用效果來命名的。下節課再進一步討論。
六、說明
1.向心力、向心加速度的講授順序。向心力概念的建立有兩條途徑：一是先通過實驗建立向心力概念，歸納出向心力公式，再推出向心加速度;二是先通過理論推導導出向心加速度，再推出向心力。
先講加速度，理論推導嚴謹，又能訓練學生的推理能力，但方法較抽象，對基礎差的學生難度較大。考慮到我所任班級學生的實際情況，我選用了先講向心力，降低了難度，便於學生理解、接受，現行必修教材採用的也是這一順序。不足之處是：由於實驗存在誤差，只能粗略得出結論，而且課堂不可能做很多實驗，實驗歸納的事實不足。解決的關鍵是盡量減小實驗誤差，補充實例，彌補實驗事實不足的缺陷。
2.對向心力的教學，本節完成了感知、概括、定義，即完成了個別到一般的過程和簡單的再認。而進一步的再認即一般到個別，留待下節完成，所以本節對向心力的要求教學目標定為初步掌握。
【教學目標】
一、知識與能力
1、知道向心力的定義和方向，通過實例認識向心力的作用效果及來源。
2、通過實驗理解向心力的大小與哪些因素有關，初步掌握向心力的公式並可以進行計算。
3、知道向心加速度及其公式，能運用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力及向心加速度。
4、經歷向心力和向心加速度的概念形成過程的體驗，大膽發表自己對有關問題的認識。
二、過程與方法
通過向心力理論分析到實驗探究，培養學生用理論指導實踐的素養和能力。
三、情感態度與價值觀
培養學生觀察生活，思考生活現象的能力，同時培養學生大膽分析及勇於探究的科學素養，以及尊重實驗、實踐的客觀唯物精神。
【教學重點】
向心力概念的建立及實驗探究向心力的大小是教學重點。
【教學難點】
向心力概念的建立及實驗探究向心的大小也是教學難點。通過簡單實例及分組實驗加強感知，突破難點。
【教具准備】
1、小球、細繩和光滑木板16套
2、小鏈球16對。
3、向心力演示器16台。
4、課件。
【教學過程】
一、引入新課
欣賞視頻：我國選手趙宏博和申雪在06年冬奧會花樣滑冰比賽中，以精彩表演獲得金牌，為國爭光。視頻中申雪的運動可以近似看成什麼運動？（學生回答：勻速圓周運動），其運動狀態時刻改變的原因是什麼？（學生回答：受到合外力）有力就會產生（加速度）。這節課我們共同探究做勻速圓周運動的物體合外力及加速度的特點。
板書：向心力與向心加速度