《探究向心力表达式》说课稿(全国实验说课大赛获奖案例)

《探究向心力表达式》说课稿

一、使用教材

选用教材：人教版高中物理必修2 第五章第六节向心力

二、实验器材

朗威DISLab数据采集器、光电门传感器、力传感器、DISLab向心力实验器、计算机。

三、实验改进要点

充分发挥实验在高中物理教学的重要作用，采用朗威DISlab数字实验系统进行实验探究，充分利用数字化实验系统的易操作、精度高、数据处理便捷等特点，利用现代化装备激发学生的学习兴趣，突出重点、突破难点。

四、实验原理/实验设计思路

从问题出发，利用朗威数字化实验设备，探究向心力与角速度、质量、半径之间的关系。通过数字实验的数据拟合探究向心力的具体表达式。通过力学单位制分析，以得到最后的向心力表达式。

五、实验教学目标

（1）物理观念：理解向心力的概念，会分析向心力的来源。

（2）科学思维：构建物理模型，熟练掌握控制变量法进行科学推理、科学论证。

（3）科学探究：提出问题、作出假设、通过实验探究向心力与质量、角速度、半径之间的关系。结果分析，交流与反思。

（4）科学态度与责任：培养学生严谨认真，实事求是的科学态度。

六、实验教学内容

本节课分别探究向心力与角速度、质量、半径之间的关系；通过数字化实验设备，分别改变物理量，利用数字实验的拟合方式直观的探究向心力与物理量之间的关系。最终得到向心力的具体表达式。

七、实验教学过程

（1）创设情境，激发思考

每组学生发一个系有细绳的小球，让学生抓住绳子一端，让小球在桌面上做匀速圆周运动。通关改变细绳的半径、速度和小球的质量，让学生感受细绳拉力的变化，从而猜想，向心力与那些因素有关？学生通过感受能大致推导出向心力的定量关系。因此猜想F∝（m，w，r，v）老师引导缩小研究范围，研究F∝（m，r，w）之间的定量关系。

（2）实验探究

教师引导学生在数字实验室利用朗威DIS数字实验探究向心力的表达式：

1、将光电门传感器和力传感器固定在朗威DISLab向心力实验器上，光电门传感器接入数据采集器第一通道，力传感器接入第二通道。

2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“向心力研究”，打开该软件。

3、将挡光杆的直径(挡光宽度)、挡光杆到旋臂轴心的距离、第一次实验时砝码的运动半径(砝码重心到旋臂轴心的距离)和砝码质量输入表格相应位置。

4、点击“开始记录”，保持旋臂静止不动，对传感器进行软件“调零”。拨动旋臂使之

做圆周运动，挡光杆每次通过光电门传感器，系统自动记录下砝码的向心力值F并计算出此时的角速度w。随着旋臂转速逐渐减慢，软件窗口上方的坐标系内将显示自右上方至左下方分布的一组F-w数据点。

5、点击“停止记录”，对数据点进行分析。分别点击“一次拟合”、“二次拟合”，得出两条拟合图线(图1)。观察可见，二次拟合图线与数据点的分布非常接近，可推断F-w之间是二次方关系。点击“F-w图像”，对数据点进行“一次拟合”，得到拟合曲线(图2)，观察曲线后可推断F-w之间是正比例关系。

图1

图2

6、保持砝码的质量不变，改变其运动半径，重复实验，得出几组F-w数据点(图3)。对曲线进行“选择F值”，点击“F-r图像”得到拟合曲线(图4)。观察曲线后可推断F-r之间是正比例关系。

图3

图4

7、保持砝码的运动半径不变，改变其质量，重复实验，得出几组F-w数据点(图5)。对曲线进行“选择F值”，点击“F-m图像”得到拟合曲线(图6)。观察曲线后可推断F-m之间是正比例关系。

图5

图6

八、实验效果评价

本实验采用朗威DIS数字实验进行探究，该仪器虽然组装简单，操作方便，能很快的探究出向心力的表达式。但DIS向心力实验设备采用控制变量法进行实验时，不能直接保持W不变，需要利用计算机取值进行图形转换。其次此实验设备并不能直接得到最终实验结果，需要对表达式进行力学单位制分析得到正确表达式。同时高度“智能”的数据拟合方式并没有让学生直接参与数据处理，没有让学生体会到学习过程。