《用圆锥摆粗略验证向心力的表达式》说课稿（全国实验说课大赛获奖案例）

《用圆锥摆粗略验证向心力的表达式》说课稿（全国实验说课

大赛获奖案例）

《用圆锥摆粗略验证向心力的表达式》说课稿

尊敬的各位专家评委，你们好！

今天我说课的题目是“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”，本实验选自人教版高中物理必修二第五章第六节《向心力》，是一个课堂演示实验。

我将从以下几个方面进行我的说课。

一说教材情况。向心力在高中物理知识模块中具有承上启下的重要地位。它复习了高一上学期学的受力分析和牛顿第二定律，深化了上节课所学的向心加速度的知识。同时，学好它能够方便理解下一节内容《生活中的圆周运动》中的汽车火车转弯等难点。此外，在以后的天体运动、带电粒子在复合场中的运动经常涉及匀速圆周运动这种经典运动模型。因此很有必要认真设计实验来上好本节课。

本节课的教学目标及学科核心素养如下（见PPT）。本节的重点是培养学生科学探究、科学思维的物理学科核心素养，难点是理解“用圆锥摆验证向心力表达式”的实验原理。

二说学生情况。

三说教法手段。教学手段方面，我使用自制教具、课件辅助、excel协助相结合的方式。

四说实验改进。原实验（超链接1）教材给出的方法是这样的：在一张白纸上画若干个同心圆，用细绳系一个钢球，悬挂在铁架台上，使钢球静止时位于圆心上方。设法使钢球沿着纸上的某一个圆运动，记录小球运动周期T、圆周运动半径r，悬点到圆周运动圆心的高度差h，用天平测量小球质量m。一方面采用含周期T的向心力表达式，计算所需要的向心力；另一方面使用受力分析求出物体所受合外力。两者对比，计算相对误差。

以往课堂验证发现，教材上介绍的方法操作难度很大。实际上很不容易控制小球做圆锥摆运动，经常是非平面的椭圆。即便勉强让小

球沿某个圆运动，由于阻力作用，小球很快就会做半径变小的向心运动。为了让小球继续沿着该圆运动，必须用手使悬点也做一个小的圆周运动，这样大大增大了实验的误差！我们来看一看让学生按教材实验操作的效果（播放视频1）。

教材上的方法有以下缺点：1.需要测量的物理量太多，有质量m，半径r，周期T，悬点距圆周运动平面高度差h；2.不易做圆周运动，经常是椭圆；3.运动不稳定，不便于测量数据；4.偶然误差严重；5.数据手算，易错且慢。

针对教材方法的不足，我自制了一台器材来改进实验（超链接2），我自制的实验器材是这样的（播放视频2）。下面我们看看改进后的器材学生的实验操作，测量数据及效果（播放视频3）。

改进后的实验具有以下优点：1.只用测高度差h和周期T两个物理量；2.小球能够稳定做匀速圆周运动；3.数据测量容易，精度高；4.有效减小偶然误差；5.数据填入模板，自动计算误差，快速精准。

五说实验亮点。实验的亮点还有这些：

器材方面：结构简单，容易理解。材料易得，滑动变阻器可连续调电压，进而调节转速连续变化，增强实验说服力。

思维层面：各种零件网购即可，培养孩子“站在巨人肩膀上”的思维。工作电压低——“9-12V”，节能；配用的18650电池可反复充电使用环保。

器材还有：高低可调激光笔与固定标尺配合，更容易精确测量高度差。异色双钢球对称设计，旋转之后易区分，不易颠簸起伏更稳定。细长轻质竹签，不似细绳容易缠绕。可倾斜对称双指针设计，易于找出圆锥摆悬点位置。指针依旋点为支点，上下两段恰能平衡，消除力矩影响带来的系统误差。

数据处理方面：EXCEL函数模板，接轨科研前线数据处理办法。多组数据测量，减少偶然误差。利用趋势线求斜率，与理论值对比，体现数形结合在物理中的应用，映射高考能力要求——“使用数学方法解决物理问题”。

六说实验反思。1.自制器材过程中加工技术有限，导致摆动时小

球运动平面不水平。轻杆上的力可能不严格沿杆方向。2.现代化数据处理方式是一把双刃剑。精准便捷，但同时也让学生失去了一次亲自处理实验数据的锻炼机会。3.此外装备的电机固定部分还可以做的更好，例如加装弹簧扣。设备还可以改成折叠式。4.此实验装置也可以用来测量当地重力加速度，具体的方法见EXCEL模板sheet2 .如果以h作为纵坐标，以四派方分之T方作为横坐标，描点，使用线性回归趋势线，计算斜率，此斜率的意义就是重力加速度g。这样一个器材可以完成两个实验，装备的价值大幅提升。

我的说课内容到此结束。感谢您聆听，期待您指导！