6.2向心力“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)

“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)課時(shí)設(shè)計(jì)“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)納雍五中郭家義課題人教版高中物理·選擇性必修·第二冊(cè)第六章第2節(jié)向心力課型新授課?復(fù)習(xí)課□試卷講評(píng)課□其他課□授課班級(jí)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析課標(biāo)要求：理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義。知道向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算。知道在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力。教材分析：本節(jié)課是物理必修二第6章第2節(jié)內(nèi)容，是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)有了一定理解的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。學(xué)生知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)，只是表面的知道，為什么線速度的方向時(shí)刻在變？是什么力來(lái)改變物體的這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這個(gè)力有何特點(diǎn)？學(xué)生帶著這些疑問(wèn)來(lái)進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)。本節(jié)課從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，結(jié)合學(xué)生前面所學(xué)知識(shí)，注重創(chuàng)設(shè)物理背景，應(yīng)用牛頓第二定律，初步得出向心力的大??；引導(dǎo)學(xué)生對(duì)具體問(wèn)題的分析，解決向心力來(lái)源問(wèn)題；通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證向心力公式，并分析得到影響向心力的因素。這個(gè)過(guò)程中加強(qiáng)學(xué)生的活動(dòng)，使學(xué)生充分思考討論、大膽猜想，敢于提出自己的想法，逐漸提高科學(xué)素養(yǎng)。最后把分析圓周運(yùn)動(dòng)的方法推廣到研究一般的曲線運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生分析得出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度特點(diǎn)。本節(jié)知識(shí)在圓周運(yùn)動(dòng)部分處于核心地位，既有定性結(jié)論，又有定量計(jì)算，知識(shí)要求較高。學(xué)情分析知識(shí)儲(chǔ)備：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)點(diǎn)，知道物體在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度與角速度、周期、頻率的關(guān)系，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ)。力學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)也有一定的掌握。能力基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)掌握了圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。思維能力：學(xué)生的抽象學(xué)習(xí)能力還不是很強(qiáng)，空間想象力有待提高。核心素養(yǎng)物理觀念：建立向心力的物理觀念，掌握向心力的確切含義?？茖W(xué)思維：在實(shí)驗(yàn)中，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的習(xí)慣并提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。科學(xué)探究：通過(guò)向心力概念的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問(wèn)題的方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，領(lǐng)略實(shí)驗(yàn)是解決物理問(wèn)題的一種基本途徑，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件活動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)評(píng)價(jià)任務(wù)環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課活動(dòng)一：檢測(cè)導(dǎo)學(xué)案完成情況1.檢查導(dǎo)學(xué)案完成情況：2.小組討論導(dǎo)學(xué)案內(nèi)容。（1）巡視導(dǎo)學(xué)案完成情況；（2）必要時(shí)可選講導(dǎo)學(xué)案內(nèi)容。（1）小組長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)組內(nèi)得分情況；（2）小組討論導(dǎo)學(xué)案內(nèi)容。（1）導(dǎo)學(xué)案完成小組評(píng)分；（2）表?yè)P(yáng)完成優(yōu)秀的同學(xué)；（3）鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)?；顒?dòng)二：展示學(xué)習(xí)目標(biāo)1、理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義。2、知道向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算。3、知道在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力。讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢；課后根據(jù)目標(biāo)，學(xué)生自我評(píng)價(jià)得失情況?；顒?dòng)三：情境導(dǎo)入出示圖片:勇敢者轉(zhuǎn)盤;空中飛椅勇敢者轉(zhuǎn)盤，空中飛椅，它們與人一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。1.出示圖片:勇敢者轉(zhuǎn)盤;空中飛椅2.提問(wèn)：你知道它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受合力的方向有什么特點(diǎn)嗎？學(xué)生觀看圖片（2）思考：它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受合力的特點(diǎn)。（1）觀察學(xué)生對(duì)圖片的興趣程度；（2）聽學(xué)生的回答情況，評(píng)價(jià)學(xué)生的表達(dá)能力和思維。環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)活動(dòng)一：向心力做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷變化，說(shuō)明物體一定受到了力的作用。那么迫使物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力的方向有何特點(diǎn)呢？思考與討論:一個(gè)小球在細(xì)線的牽引下，繞光滑桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小球受到哪幾個(gè)力作用？用剪刀將細(xì)線剪斷，觀察小球?qū)⒆鍪裁催\(yùn)動(dòng)？你認(rèn)為使小球做圓周運(yùn)動(dòng)的力指向何方？研究小球所受合力的方向FN與G相平衡，所以合力為F小球受到重力，桌面支持力和細(xì)線的拉力作用。用剪刀將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒀厍芯€方向飛出，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力指向圓心，且與線速度V垂直。對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，物體的速度大小不發(fā)生改變，因此，所受合力只改變速度的方向。1、向心力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力總指向圓心，這個(gè)指向圓心的力就叫作向心力,用符號(hào)：Fn2、方向：始終指向圓心(與v垂直或與半徑垂直)，是變力。3、向心力的作用只改變線速度的方向。4、向心力來(lái)源向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，它不是具有確定性質(zhì)的某種力，它可以是某一個(gè)力或者幾個(gè)力的合力提供的。如圖：拉力和重力的合力提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力。出示圖片：地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)可近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)對(duì)地球的引力提供向心力。飛椅與人一起做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn則是由繩子斜向上方的拉力F和所受重力G的合力提供的。木塊隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)視頻出示圖片：木塊隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)靜摩擦力提供物體做勻速圓周的向心力。演示實(shí)驗(yàn)，并提出問(wèn)題。最后做出總結(jié)。舉例說(shuō)明向心力，并讓學(xué)生自己先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，抽學(xué)生到黑板上展示。1.學(xué)生思考討論學(xué)生代表發(fā)表自己的見解。2.學(xué)生分析物體受力，到黑板上演示，說(shuō)出什么力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。3.學(xué)生觀看木塊隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)視頻。1、對(duì)學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn)的情況和回答問(wèn)題的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。2、對(duì)學(xué)生的受力分析情況進(jìn)行面批，并作出評(píng)價(jià)。3、對(duì)學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)視頻的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。活動(dòng)二：向心力的大小1、思考:研究向心力的大小與哪些因素有關(guān)？向心力的大小我們可以先通過(guò)實(shí)驗(yàn)感受向心力大小與圓周運(yùn)動(dòng)的一些運(yùn)動(dòng)學(xué)量之間的定性關(guān)系，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步探究向心力的大小與這些量的定量關(guān)系。2、做一做感受向心力實(shí)驗(yàn)器材：繩子、小沙袋實(shí)驗(yàn)步驟：（1）在繩子的一端拴一個(gè)小沙袋，另一端握在手中，將手舉過(guò)頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。沙袋所受的向心力近似等于手通過(guò)繩對(duì)沙袋的拉力。（2）保持沙袋轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和繩的長(zhǎng)度不變，改變沙袋的質(zhì)量，感受向心力的變化。（3）保持繩的長(zhǎng)度和沙袋的質(zhì)量不變，改變沙袋轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，感受向心力的變化。（4）保持沙袋的質(zhì)量和沙袋轉(zhuǎn)動(dòng)的速度不變，改變繩的長(zhǎng)度，感受向心力的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑等因素有關(guān)系。3、向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑有什么樣關(guān)系呢？出示圖片：向心力演示器我們可以通過(guò)向心力演示器對(duì)此進(jìn)行更深入的研究。做一做：探究向心力大小的表達(dá)式（1）實(shí)驗(yàn)器材：向心力演示器、兩個(gè)質(zhì)量相同的鋼球和一個(gè)質(zhì)量小的鋁球。向心力演示器（2）向心力演示器的構(gòu)造勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1、變速塔輪2和3、長(zhǎng)槽4和短槽5、橫臂6、彈簧測(cè)力套筒7、標(biāo)尺8。（3）原理勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使變速塔輪以及長(zhǎng)槽和短槽和槽內(nèi)的小球隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂的擋板對(duì)小球的壓力提供。球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過(guò)橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺。根據(jù)標(biāo)尺上露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計(jì)算出兩個(gè)球所受向心力的比值。（4）實(shí)驗(yàn)步驟向心力與質(zhì)量關(guān)系讓鋼球與鋁球的質(zhì)量之比為2:1。將鋼球和鋁球分別放在相同半徑處，搖動(dòng)手柄。觀察套桶露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。出示視頻：向心力與質(zhì)量關(guān)系其他條件相同的條件下，質(zhì)量越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大。向心力與角速度的關(guān)系將兩個(gè)質(zhì)量相同的小鋼球放在相同半徑處。皮帶套在兩個(gè)半徑為2:1的塔輪上，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄觀察套筒露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。出示視頻：向心力與角速度的關(guān)系其他條件相同的條件下，角速度越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大。向心力與半徑的關(guān)系將兩個(gè)質(zhì)量相同的鋼球分別放在不同半徑處。搖動(dòng)手柄觀察套筒露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。出示視頻：向心力與半徑的關(guān)系其他條件相同的條件下，半徑越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大。精確的實(shí)驗(yàn)表明，向心力的大小可以表示為：Fn＝mω2r由：v=ωr得：Fn=mv2/r提出問(wèn)題。引導(dǎo)學(xué)生完成感受向心力的實(shí)驗(yàn)。并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做出總結(jié)。3、通過(guò)視頻給學(xué)生看演示實(shí)驗(yàn)。并提出問(wèn)題。4、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，得出表達(dá)式。1、思考問(wèn)題并回答。2、做感受向心力的實(shí)驗(yàn)并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象做簡(jiǎn)單的總結(jié)。3、觀看演示實(shí)驗(yàn)并回答問(wèn)題。對(duì)學(xué)生的回答做出評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的情況和總結(jié)的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)學(xué)生的觀看情況及回答問(wèn)題的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)?；顒?dòng)三：變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)1、加速、減速、改變速度方向（1）加速：速度方向與力的方向相同（2）減速：速度方向與力的方向相反（3）力的方向與速度方向垂直，只改變速度方向，不改變速度的大小。2、變速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)如圖：做圓周運(yùn)動(dòng)的沙袋正在加速轉(zhuǎn)動(dòng)。O是沙袋運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，F(xiàn)是繩對(duì)沙袋的拉力。根據(jù)F產(chǎn)生的效果，可以把F分解為兩個(gè)相互垂直的分力：跟圓周相切的分力Ft和指向圓心的分力Fn。Ft與沙袋運(yùn)動(dòng)的速度同向，使得沙袋的速度越來(lái)越大；Fn指向圓心，提供沙袋做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，改變沙袋速度的方向。Fn改變速度的方向Ft改變速度的大小思考與討論:當(dāng)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度逐漸減小時(shí)，物體所受合力的方向與速度方向的夾角是大于90°還是小于90°呢？大于90°Ft與物體運(yùn)動(dòng)的速度反向，使得物體的速度越來(lái)越?。籉n指向圓心，提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，改變物體速度的方向。3、一般的曲線運(yùn)動(dòng)（1）定義：運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為一般的曲線運(yùn)動(dòng)。（2）研究方法：采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法來(lái)處理在研究時(shí)，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點(diǎn)在每小段的運(yùn)動(dòng)都可以看作圓周運(yùn)動(dòng)的一部分。這樣，在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法來(lái)處理了?？偨Y(jié)內(nèi)容：1.變速圓周運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)同時(shí)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)就是變速圓周運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)切向加速度為零。2.一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為一般的曲線運(yùn)動(dòng)。把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在注意到這點(diǎn)區(qū)別之后，分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法對(duì)一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行處理了。引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，提出問(wèn)題。做出總結(jié)。1、閱讀課本并回答問(wèn)題。2、閱讀課文說(shuō)出一般的曲線運(yùn)動(dòng)的定義和研究方法。對(duì)學(xué)生閱讀課本的情況和回答問(wèn)題的情況做出評(píng)價(jià)。2、對(duì)學(xué)生的發(fā)言做出評(píng)價(jià)。環(huán)節(jié)三：例題講解1.對(duì)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力說(shuō)法正確的是()A．因向心力總是沿半徑指向圓心，且大小不變，故向心力是一個(gè)恒力B．因向心力指向圓心，且與線速度方向垂直，所以它不能改變線速度的大小C．向心力是物體所受的合外力D．向心力的方向總是不變的2.如圖所示，玻璃球沿碗的內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(若忽略摩擦)，這時(shí)球受到的力是()A．重力和向心力B．重力和支持力C．重力、支持力和向心力D．重力3.如圖所示，一只老鷹在水平面內(nèi)盤旋做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于老鷹受力的說(shuō)法正確的是()A．老鷹受重力、空氣對(duì)它的作用力和向心力的作用B．老鷹受重力和空氣對(duì)它的作用力C．老鷹受重力和向心力的作用D．老鷹受空氣對(duì)它的作用力和向心力的作用4.一般的曲線運(yùn)動(dòng)可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運(yùn)動(dòng)的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來(lái)代替。如圖甲所示，曲線上的A點(diǎn)的曲率圓定義：通過(guò)A點(diǎn)和曲線上緊鄰A點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)作一圓，在極限情況下，這個(gè)圓就叫作A點(diǎn)的曲率圓，其半徑ρ叫作A點(diǎn)的曲率半徑?，F(xiàn)將一物體沿與水平面成α角的方向以速度v0拋出，如圖乙所示。則在其軌跡最高點(diǎn)P處的曲率半徑是()1、多媒體展示例題2、讓學(xué)生自己先思考并用草稿紙寫出解題過(guò)程，巡視學(xué)生練習(xí)情況，抽兩位同學(xué)到黑板上展示解題過(guò)程并進(jìn)行面批。3、教師講解1、在草稿紙上完成展示的練習(xí)。2、認(rèn)真聽老師講解練習(xí)。1、對(duì)學(xué)生的練習(xí)情況進(jìn)行面批和評(píng)價(jià)。2、對(duì)學(xué)生聽講解練習(xí)的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)學(xué)到了什么？引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)小組討論，總結(jié)本節(jié)課得失對(duì)學(xué)生的討論情況和總結(jié)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。環(huán)節(jié)五：作業(yè)設(shè)計(jì)P30練習(xí)與應(yīng)用1、2、3、4、5題指導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)，面批練習(xí)。按要