课例研究报告向心力.doc

课例研究报告 向心力--对实验设计和过程的反思 金华市汤溪高级中学 俞俊雄 2010年3月26日，本人参加金华市区高中物理教研活动，在艾青中学听了一节由徐晓锦老师上的§5.7 向 心 力 新课，下面是用师生对话的形式记录的上课过程。（加下划线的为板书，黑体字为教师或学生的行为。） 上课过程 师：上节课学习了向心加速度，向心加速度的方向是怎样的？ 生：始终指向圆心的。 师：大小怎样？ 生： 。 师：还可以写成 。到底是谁使这个物体具有等向心加速度？匀速圆周运动会受到什么样的力呢？这节课研究这个问题。 实验演示：(师用细绳系一电驱动小车在水平桌面上做圆周运动，师将细绳放掉后小车做匀速直线运动。) 师：观察小车做的匀速圆周运动。绳子放掉后的做匀速直线运动。拉力拉住做匀速圆周运动，转弯，有向心加速度，谁产生？ 生：拉力。 实验演示：（“向心力演示仪”） 师：再看一个实验：“向心力演示仪”，上节课看到过，转动手柄，观察刻度，小球放在这里，标尺有刻度了。有刻度有个力的作用，是什么样的力呢？ 师在黑板上画示意图： 师：这样的一个模式，前一例有绳子吊着，这里没吊着。 生：有挡板挡牢。 师：力指向哪里？ 生：圆心。 师：我们把这种指向圆心的力称为向心力。分析一下小车受到的力， 这三个力的合力即拉力，称作向心力。 方向：指向圆心。 师：向心力与向心加速度有什么关系？向心力就是合力吧，有向心力就有加速度。根据牛顿第二定律，F合=ma这个加速度就是向心加速度吧。那么向心力的大小就能表示出来。 大小： Fn表示向心力，有些书上用F向。 效果：产生向心加速度的原因。 师：对于匀速圆周运动，速度的大小是不变的，只改变速度的方向，不改变速度的大小，上面是理论推导。物理是一门实验的学科，能不能从实验的角度验证Fn与的关系。 先保持、r一定的情况下，研究Fn与m的关系，这是什么方法？ 生：控制变量法。 师：研究三个公式，哪一个比较容易验证？ 生： 师用向心力演示仪做实验。 师：1、向心力演示仪验证 保持r、ω一定 铅球与钢球 质量比1：2 看向心力怎样的关系 结果：F比1：2 结论：成正比F∝m (2) 保持m 、 ω一定 F与r的关系 看力的关系怎样？ 3：6的关系，也就是1：2关系 由此可知：F与r成正比F∝r F与m成正比, F与r成正比 哪F与ω的关系怎样呢？ (3)保持m、r一定 F与ω的关系 师：小圆带动大圆 观察转过角速度的关系怎样？ 生：小圆3圈，大圆1圈 师：也就是角速度比是3：1 观察实验结果：比1：3而F是1：9，刚好与角速度的平方成正比。 F∝ω2 师：书上是不是有这样一个设备的呢？ 生：是。 师：观察书上的一个实验。 用圆锥摆粗略验证 师：观察书上的实验。（学生看书2分钟） 师：先看一下，书上说用圆锥摆粗略验证， 先看一下，什么是圆锥摆。线转动，圆或一个圆锥，书上用什么样的原理，验证向心力的表达式。 小球在这个平面上做匀速圆周运动，是受到向心力，得到向心力的大小，问哪个公式比较方便？ 生： 师：需要求什么？ 生：m、F、r。 师：这是计算向心力，要验证诶，怎么办呢？ 师：向心力实际上是做匀速圆周运动物体受到的合力，哪小球受到什么样的力呢？ 生：重力，绳子拉力。 师：还有什么力？向心力吗？向心力是什么力？ 生：合力。 师：所以向心力就是重力与拉力的合力，应该指向圆心。这样合力的出来后有什么样的想法？两个角相等，都为θ。根据平行四边形定则F合＝mg tanθ，根据受力分析出来的F合应该与公式算出的 F向相等。 师：这是原理上，操作的话需要什么？ 生：天平、秒表、直尺。 师：天平需不需要？ 生：m相等，不需要。 师：角度怎么测出？ 生：半径和高度。 师：量高度方便还是量绳长方便？ 师：所以实际上可以量半径和绳长来测，请甲同学上来按秒表， 师用投影展示模拟秒表。 师：半径：30，68厘米的绳长，小球放在这里，让它做圆锥摆，尽量让小球的轨迹为一个圆。小车放在这里，一起数圈数。 师、生：1，2，3，4，5 师：停。没一致，再来一次，开始， 师、生：1、2、3、4、5、6、7 师：停，7圈，时间看一下，9.37秒。由算出是多少？ 生：4.91。 F合＝mg tanθ=6.6。（展示excel） 师：刚才出来的结果出现了较大的误差，什么原因造成的？数圈数，时间。上节课，得出的结论较好。那么，我们验证了。 [师演示]竖直平面内的圆周运动。 师：这种圆周运动，是不是匀速圆周运动？ 生：不是，是变速圆周运动。 师：让学生上来演示加速运动，观察一下，这位同学的手在干嘛？ 师展示视频：运动员的链球运动。 师：链球的运动是匀速圆周运动吗？ 生：速度变大。 师：与刚才一样，球在转，手也在转