刘军连预约 http://baijiahao.baidu.com/s?id=1707606418976425024&wfr=spider&for=pc
使用教材:人教版高中物理必修二?第五章第6节《向心力》
一?教材分析
(一)教材地位
向心力?向心加速度是本章教学的重点,具有承前启后在作用?对前是牛顿运动定律的延伸,对后是圆周运动的应用,以及为万有引力做知识储备?
(二)教材设计思路
课本用向心加速度公式结合牛顿第二定律从理论推导向心力表达式,再利用课本实验——用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,这个实验虽简单直观,但是实际操作困难,物理量难测量?
二?物理核心素养
教师在教学过程中,应该培养学生的物理核心素养,设计探究实验,让学生从事实经验出发,推理猜想,再用实验验证,像科学家一样思考,得出结论?
(一)物理观念:从物理学视角形成的关于物质?运动与相互作用?能量等的基本认识,是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华
(二)科学思维:基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑?批判,进而提出创造性见解的能力与品质
(三)实验探究:提出物理问题,形成猜想和假设,获取和处理信息,基于证据得出结论并做出解释,以及对实验探究过程和结果进行交流?评估?反思的能力
(四)科学态度与责任:在认识科学本质,理解科学·技术·社会·环境(STSE)的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感
三?教学目标和实验内容
(一)教学重点
1.理解向心力的概念
2.学生感受向心力和实验探究向心力的表达式
(二)教学难点
学生实验探究向心力的表达式
(三)教学对象分析
1.学生知识层面:学生已经学过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量,从理论上推出了向心加速度的表达式,对数学的一次函数?二次函数关系已经熟练掌握?学生可以运用牛顿第二定律结合向心加速度公式,从理论上推导出向心力表达式
2.学生能力层面:学生理解向心力是效果力,是指向圆心的合力;已经掌握用EXECL软件处理数据,合理选择变量,拟合图像的方法,初步具备探究实验的能力
(四)实验方法
定性关系实验:感受向心力
定量关系实验:自制创新教具——无线向心力测量仪(图1)
1.控制变量法
(1)控制小球质量?半径不变,探究向心力与角速度的关系?
(2)控制小球质量?角速度不变,探究向心力与半径的关系?
(3)控制小球角速度?半径不变,探究向心力与质量的关系?
2.图像法
把数据输入计算机,用EXCEL分别作出F-ω2?F-r?F-m图像,得出结论?
3.验证法
将实验数据代入向心力表达式F=mrω2计算出结果,理论值与测量值比较,验证实验结论,得出结果?
四?实验创新设计
(一)兴趣实验——感受向心力
1.
(1)使学生初步认识向心力与其影响因素之间的关系?
(2)使学生通过控制变量法完成实验?
2.(图2)
3.
这个实验装置比较简单,让学生通过甩动摆球,感受绳对手的拉力去体验向心力的大小?该实验现象明显,能很快让学生得到定性地结论,在具体教学中,很好地激发了学生的学习兴趣?
教学的第一要素,是激发学生的兴趣,于是我设计了兴趣实验“感受向心力”?教师引导学生体会与猜想,小球做圆周运动的向心力大小与什么因素有关?
学生通过实验猜想:向心力可能与半径?质量?角速度?线速度等有关系?
看到学生的兴趣被激发出来,教师继续提问:角速度?线速度?周期有什么关系?学生根据线速度公式Object:word/embeddings/oleObject1.bin可以推理出其关系,于是缩小研究范围,讨论F与m?r?ω?这4个物理量的关系?那么它们有什么样的定量关系呢?
目前讨论向心力定量关系的实验有这些,通过实验研究我发现它们存在以下不足:课本圆锥摆实验操作困难,物理量难测量?传统的向心力仪器,只能粗测,不够精确?现在市面上最新?普及率最广的郎威传感器也存在以下不足:1?向心力间接测得,误差大?2?只能生成F-ω图像,不满足多次控制变量的需求?3?数据图像直接生成,没有让学生充分体验“过程学习”?为了解决以上不足,我自制创新教具——无线向心力测量仪(图3),突破教学难点?
这是圆心(图8),通过轨道上的标尺可以读出小球运动的半径(图9),改变线长,改变半径(图10),改变小球,改变质量图(11),小球的质量可以用天平测量出,还有可以调节水平的水平仪?
学生通过自制创新实验教具可以测出实验所需要的物理量——F?m?r?ω(图12)
(二)创新实验——无线向心力测量仪
1.
(1)使学生探究向心力于其影响因素之间的定量关系?
(2)使学生通过控制变量法?图像法完成实验?
3.
教师自制教具简单直观,该仪器可以直接显示向心力和角速度的大小,并且读数方便准确,非常有说服力?这个实验装置满足多次控制变量的要求,让学生充分体验“过程学习”,并且通过科学探究过程,树立科学探究意识,掌握科学探究方法?
教师引导学生用无线向心力测量仪分组设计探究实验方案,学生通过观察讨论,得到本节课的实验方法:
4.
(1)控制变量法
①控制m?r不变,讨论F?ω关系?
②控制m?ω不变,讨论F?r关系?
③控制ω?r不变,讨论F?m关系?
(2)图像法:把数据输入电脑,用EXCEL分别作出F-ω2F-rF-m图像,得出结论
(3)验证法:实验数据代入F=mrω2计算,计算值与测量值比较,验证结论?
下面我们来看一段学生实际操作的视频(图14)
5.如图15?16?17所示
(1)控制m?ω不变,探究F—r关系?(图15)
实验结论:F与r成正比?
(2)控制m?r不变,探究F—ω关系?(图16)
(3)控制ω?r不变,探究F—m关系?(图18)
6.
——F与r?m?ω2成正比?
通过控制变量法,学生得到了F-r?F-ω?F-ω2?F-m图像?我们发现,学生在实验的过程中,利用简单直观的自制教具,收集分析数据,选择合理变量,拟合图像?教师既让学生感受到了“过程学习”的乐趣,又培养了学生自主探究,归纳总结的能力?突破了本节课的难点,形成结论——F∝mrω2,写成等式F=kmrω2
教师引导:k=?,能否用数据验证?学生把实验数据带入实验结论,比较测量值和计算值,发现2个值基本相等,即K=1,学生得出实验结论F=mrω2?(图19)
教师在引导学生用向心加速度公式结合牛顿第二定律,从理论上也得到向心力的表达式
进一步验证了实验的正确性?
本节课到此,可能有些同学会思考:角速度和向心力的读数对吗?因此我设计了一个课外实验?(学生课后会想到的验证方法:弹簧秤去拉传感器,对照两个读数是否一致?角速度的测量利用秒表,使小球转动30圈,根据公式验证角速度的读数是否正确,等等方法)
五?教学反思与自我评价
最后,我对这一节课做一个总结:层层递进?环环相扣,实验多变?方法多样,数字信息?创新巧妙,实验启智,科学育人?
