“向心力”教學設計

引導學生回答物體做勻速圓周運動的條件。

學生觀察、思考、回答、理解、記錄。

向心力的概念是本課的難點，加上新教材沒有明確向心力的概念，教師應深入淺出地做出理論分析，使學生容易接受。

猜

想

與

假

設

1.教師提出問題：向心力的大小與哪些因素有關？

2.引導學生設計實驗并對猜想進行驗證。

學生根據前面的實驗作出猜想，一般學生都會各抒己見，大膽發表自己的猜想。最后師生共同討論，得出實驗探究的方案。

學生經歷了“提出問題→猜想與假設→設計實驗→實驗探究→分析與論證→交流與合作→得出結論”等一系列過程，親身體會到科學探究的過程

實

驗

與

探

究

教師演示動畫片，讓學生知道怎樣使用器材探究。同時明確：細繩的拉力提供圓周運動所需的向心力。注意用牽細繩的手的感覺來判斷向心力的大小。教師強調實驗時要注意安全。

用先前準備的空心圓珠筆桿和實驗室配備的帶小繩的鐵球、木球。

學生按照先前設計的方案進行實驗與探究，對猜想進行驗證。實驗后小組內互相交流感受，進行分析、討論、總結結論：（1）當m、相同時，r越大f越大。（2）當m、r相同時，越大f越大。（3）當、r相同時，m越大f越大。

培養學生養成嚴謹、細致、耐心的實驗修養。

演

示

實

驗

教師先介紹向心力演示器的結構和使用方法，然后進行如下操作如下：

（1）用質量比為2：1的鋼球和鋁球，使他們運動的半徑r和相同，觀察得到露出的紅白相間方格數比值為2：1，即兩個球所受向心力的比值也為2：1，因此f與m成正比。

（2）當m、相同時，半徑比為2：1，向心力的比值也為2：1，因此f與r成正比。（3）當m、r相同時，比值為2：1，向心力的比值為4；1，因此f與2成正比。

教師由此驗證向心力大小的公式：f＝mr2

學生觀察、思考、分析，然后根據推導向心力的另一表達式。

培養學生事實求是、尊重客觀規律的科學態度，讓學生體會到實驗在探索物理規律中的作用和方法。

引出

向心

加速

度的

概念

做圓周運動的物體，在向心力f的作用下必然要產生一個加速度，根據牛頓第二定律得到：這個加速度的方向與向心力的方向相同，所以稱為向心加速度。（對比：直線運動中的加速度與向心加速度的區別。）

學生結合牛頓第二定律得到：

讓學生明白勻速圓周運動的向心力和向心加速度的大小不變，但方向時刻在改變。所以勻速圓周運動又是一種變速運動。

實

驗

與

探

究

看課本35頁的“討論與交流”，引導學生從公式和轉換成公式f＝mr2和進行探究：同一物體做勻速圓周運動時，當半徑比較大時，向心力比較大還是比較小？教師引導學生探究實驗，如圖示：

其中小球分別到繩結a、b的距離比為2：1。引導學生手握繩子，使小球在水平方向做勻速圓周運動，請另一位學生幫助：看著手表，每秒鐘喊2次口令。

操作一：手握繩結a，手握繩子，使小球每2次口令運動1周，即每秒1周。

操作二：改為手握繩結b，仍使小球每秒運動1周。

操作三：又改為手握繩結a，但使小球每秒鐘運動2周。