Plan de lección de fuerza centrípeta de física para la escuela secundaria

En mecánica clásica, la fuerza centrípeta es la fuerza externa total dirigida hacia el centro del círculo (centro de curvatura) cuando un objeto se mueve a lo largo de un círculo o pista curva. La fuerza centrípeta es uno de los puntos de conocimiento que a menudo se prueba en la física de la escuela secundaria. A continuación, he compilado un plan de lección sobre la fuerza centrípeta en la física de la escuela secundaria para usted.

Plan de lección de ideas de diseño para física sobre fuerza centrípeta

Esta lección trata principalmente sobre el aprendizaje de las características dinámicas de la fuerza centrípeta cuando un objeto realiza un movimiento circular. Por lo tanto, la enseñanza de esta lección es principalmente. sobre estudiar y aprender desde la perspectiva de la dinámica. Conocimiento de la Fuerza Centrípeta.

El estudio de los problemas físicos siempre comienza desde lo más simple y básico, por lo que la enseñanza en esta lección comienza primero con el movimiento más simple en movimiento circular uniforme, y obtiene la expresión de la fuerza centrípeta; se extiende aún más a las leyes dinámicas del movimiento circular de velocidad variable y al movimiento curvo general y está en consonancia con las leyes cognitivas y de enseñanza de "de especial a general".

En la enseñanza de la expresión de la fuerza centrípeta, esta lección adopta el método de investigación científica de utilizar primero la segunda ley de Newton para derivar teóricamente la fórmula y luego verificarla experimentalmente. De esta manera, los estudiantes no solo pueden profundizar su comprensión de la fórmula de la fuerza centrípeta, sino también permitirles conocer el rigor de la investigación científica a través del análisis teórico y la exploración experimental, los estudiantes también pueden comprender la fuente y la naturaleza de la fuerza centrípeta, y conocer la fuerza centrípeta; Dos métodos para encontrar la fuerza centrípeta: resolver según el análisis de fuerza y ​​resolver según la fórmula. Además, la parte de exploración experimental utiliza un método que combina experimentos en clase y la reproducción de videos experimentales grabados, lo que no solo permite a todos los estudiantes leer en el sitio y participar en el experimento, sino que también ahorra tiempo en el aula.

En la enseñanza del movimiento circular de velocidad variable, esta lección adopta el método de enseñanza de "cuestionar (adivinar)", discutir, analizar y llegar a las reglas correctas, para que los estudiantes puedan participar verdaderamente en el aula. y aprender del "argumento". Sacar conclusiones y adquirir conocimientos. Reflejar el nuevo concepto estándar del plan de estudios centrado en el estudiante.

Teniendo en cuenta el reducido tiempo de clase y las cuestiones de seguridad (los estudiantes son propensos a chocar cuando sostienen sacos de arena), parte del material didáctico "Do it" está preparado para que los estudiantes lo completen después de clase (entregado a cada estudiante). para experimentación) Equipo), los estudiantes deben experimentar personalmente la relación entre v y ?, y comprender la idea del "método de variable controlada".

Análisis de los materiales didácticos de la fuerza centrípeta de física

El contenido de esta lección es que después de que los estudiantes aprendan la aceleración centrípeta del movimiento circular desde una perspectiva cinemática, aprenderán la fuerza centrípeta y la variable. círculos de velocidad desde una perspectiva cinética El conocimiento del movimiento y el movimiento curvo en general no se cubre en la escuela secundaria; Desde la perspectiva del estado y función del material didáctico, el contenido de esta lección es una parte importante de este capítulo. El material didáctico no solo hereda el conocimiento de la aceleración centrípeta de la sección anterior, sino que también allana el camino para el aprendizaje. del movimiento circular en la vida en la siguiente sección, y juega un papel de conexión al mismo tiempo. El contenido de este curso también es una parte importante de la prueba de conocimientos para el Examen Nacional de Ingreso a la Universidad y el Examen de Ingreso a la Universidad;

Esta sección requiere principalmente que los estudiantes comprendan el concepto de fuerza centrípeta, sepan que la fuerza centrípeta se nombra según el efecto de la fuerza, dominen la expresión de la fuerza centrípeta, sean capaces de analizar la fuente de la fuerza centrípeta, y ser capaz de calcular la fuerza centrípeta en escenarios simples. Se requiere que los estudiantes sean capaces de comprender la expresión de la fuerza centrípeta desde la perspectiva de la segunda ley de Newton, saber que la fuerza resultante del movimiento circular de velocidad variable generalmente no apunta al centro de; el círculo, y se puede descomponer en fuerza componente tangencial y fuerza componente centrípeta. Sepa que la fórmula de la fuerza centrípeta también es aplicable al movimiento circular de velocidad variable, y para problemas con movimiento circular de velocidad variable en un plano, la fuerza centrípeta; la fórmula de fuerza se puede utilizar para analizar cuantitativamente los puntos más altos y más bajos; no es necesario dominar el uso de "círculos equivalentes" para tratar los componentes tangenciales y las direcciones tangenciales del movimiento circular de velocidad variable y el movimiento curvo; No es necesario realizar un cálculo cuantitativo de la aceleración; no es necesario calcular el problema de la fuerza centrípeta cuando la fuerza externa sobre el objeto no está en la misma línea recta.

Una idea sobre los experimentos en esta sección es intentar usar equipo general en lugar de equipo especial para los experimentos. Sería mejor si pudieras usar elementos comunes en la vida para los experimentos. El propósito de pensar de esta manera es que, por un lado, puede reducir las dificultades causadas por problemas con el equipo y permitir que todos realicen más experimentos; por otro lado, también se considera que los experimentos con equipos no especiales, especialmente elementos en; vida cotidiana, acercará la ciencia a los estudiantes, haciendo que los estudiantes sientan que la ciencia está a su alrededor y se interesen por la ciencia [1]. Por lo tanto, esta lección no utiliza un demostrador de fuerza centrípeta, sino un péndulo cónico para verificar la expresión de la fuerza centrípeta. La ventaja de este experimento es que el equipo es fácil de obtener. El método de análisis de la fuerza de la bola del péndulo también se utilizará comúnmente en el futuro. El dominio competente es beneficioso para el aprendizaje posterior. También permite a los estudiantes comprender la fuente centrípeta. Fuerza y ​​experimenta el efecto de la fuerza centrípeta.

Otra diferencia entre esta lección y la anterior es que analiza el movimiento circular de velocidad variable y el movimiento curvo general. El propósito de esta parte es principalmente permitir a los estudiantes comprender el movimiento de proyectiles y el movimiento circular uniforme en un contexto más general y amplio. Esta idea es consistente con el punto de partida cuando analizamos el movimiento lineal con velocidad no uniforme y la imagen de desplazamiento-tiempo del movimiento lineal con velocidad uniforme.

Con respecto a la disposición "hágalo" en el libro de texto, es principalmente para permitir a los estudiantes experimentar personalmente la relación entre la fuerza centrípeta y la velocidad lineal y la velocidad angular, para comprender la idea del "método de variable controlada". ", y usarlo con el experimento del demostrador de fuerza centrípeta del antiguo libro de texto tiene el mismo efecto.

Análisis de la situación de aprendizaje del plan de lección de la fuerza centrípeta de física

Dado que los libros de texto de la escuela secundaria no involucran el movimiento circular, los estudiantes están relativamente poco familiarizados con el movimiento circular. Sin embargo, a través del estudio de las primeras secciones de este capítulo, los estudiantes ya conocen las condiciones para que los objetos se muevan en curvas y, además, comprenden el conocimiento relevante de la velocidad lineal y la aceleración centrípeta del movimiento circular; 1, los estudiantes han podido aprender sobre conocimientos de dinámica. Realizar análisis de fuerza correctos sobre objetos y han dominado las leyes del movimiento de Newton. Por lo tanto, a los estudiantes se les puede permitir deducir de forma independiente la expresión de la fuerza centrípeta basándose en las leyes del movimiento de Newton y la fórmula de la aceleración centrípeta. También se les puede permitir a los estudiantes analizar la fuente de la fuerza centrípeta del movimiento circular y el problema del movimiento circular de velocidad variable; bajo la dirección de los profesores. Además, en términos de métodos físicos, los estudiantes han podido utilizar el "método de equivalencia", el "método de variable controlada", el "método de microelementos" y otros métodos ideológicos para estudiar los problemas físicos que los estudiantes pueden tener en el estudio de este curso. guiado para utilizar el "método de equivalencia" para explorar experimentos; adoptar el "método de control de variables"; experimentar la fórmula de la fuerza centrípeta; utilizar el "método de microelementos" para tratar el movimiento curvo general.

Durante el estudio de este curso, los estudiantes pueden tener dificultades en el análisis y comprensión del "experimento del péndulo cónico" y en la comprensión de la aceleración tangencial del movimiento circular de velocidad variable. Por lo tanto, durante el proceso de enseñanza, se debe dar a los estudiantes suficiente tiempo para discutir y explorar, comunicarse entre sí, sacar conclusiones y adquirir conocimientos. Por supuesto, los profesores también pueden utilizar medios multimedia para ayudar a los estudiantes a romper barreras espaciales, construir modelos, y profundizar la comprensión.

Objetivos didácticos del plan de clase de física fuerza centrípeta

Conocimientos y habilidades

1. Comprender el concepto de fuerza centrípeta y el significado exacto de su expresión

2 .Saber que la fuerza centrípeta se nombra según su efecto

3. Experimentar la existencia de la fuerza centrípeta y ser capaz de analizar la fuente de la fuerza centrípeta

4. Saber qué factores están relacionados con el tamaño de la fuerza centrípeta y ser capaz de calcularla. Fuerza centrípeta en escenarios sencillos

5. Conocer el papel de la aceleración centrípeta y la aceleración tangencial en el movimiento circular de velocidad variable

6. Sepa que en el movimiento curvo general, la fórmula de la fuerza centrípeta se puede usar para encontrar la posición del punto de masa Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta en un punto determinado

Plan de lección de física de la fuerza centrípeta proceso y método

1. Deducir personalmente la expresión de la fuerza centrípeta utilizando el conocimiento dinámico

2. A través del experimento de verificar aproximadamente la expresión de la fuerza centrípeta con un péndulo cónico, podemos entender la factores relacionados con el tamaño de la fuerza centrípeta, analizar la fuente de la fuerza centrípeta, experimentar que la fuerza centrípeta es una fuerza efectiva y comprender el significado de la fórmula haciéndolo después de la clase.

3. es la causa de la aceleración, y comprender las características respectivas del movimiento circular uniforme, el movimiento circular de velocidad variable y el movimiento curvo general a través de la segunda ley de Newton

Emociones, actitudes y valores[2]

1. En experimentos, cultive los hábitos prácticos de los estudiantes y mejore su capacidad para analizar y resolver problemas

2. Experimente la alegría del éxito y la importancia de los experimentos, estimule el interés en aprender física

3. Comprender los métodos de investigación física desde lo especial a lo general

4. Comprender las ideas científicas desde la derivación teórica hasta la verificación experimental y desarrollar una actitud científica rigurosa

Puntos clave y dificultades en Física Plan de lección de fuerza centrípeta

Enfoque de enseñanza

1. Experimento del péndulo cónico y medición de cantidades físicas relacionadas para comprender el papel de la segunda ley de Newton en la aplicación de la fuerza centrípeta.

2. Aclarar el significado, función, fórmula y fuente de la fuerza centrípeta

Dificultades de enseñanza

1. Experimento del péndulo cónico y medición de cantidades físicas relacionadas

p>

2. Componente tangencial y fuerza centrípeta del movimiento circular de velocidad variable

Plan de lección del proceso de enseñanza de la fuerza centrípeta de física

Introducción de un nuevo curso

Maestro: En las dos lecciones anteriores, estudiamos y estudiamos las características cinemáticas del movimiento circular y aprendimos cómo usar la velocidad lineal y la aceleración centrípeta para describir el movimiento circular. En esta lección, estudiaremos las características cinemáticas de un objeto que se vuelve circular. ¿movimiento? Fuerza centrípeta.

Actividad 2 Enseñanza del nuevo curso

[Enseñanza del nuevo curso]

1. Cuando estudiamos problemas, siempre tenemos que comenzar desde Lo más simple y básico para empezar, y el más simple entre los movimientos circulares es el movimiento circular uniforme, así que estudiemos primero el movimiento circular uniforme. Veamos un vídeo.

Reproducir vídeo: Una cuerda tira de una bolita para realizar un movimiento circular uniforme sobre una superficie horizontal lisa

Profesor: ¿Qué fuerzas se ejercen sobre la bolita?

Estudiante: La pelota pequeña Sujeta a la gravedad, la fuerza de apoyo y el tirón de la cuerda.

Profesor: Sí, entonces ¿cuál es la relación entre la dirección de la fuerza resultante de estas fuerzas y la dirección de la aceleración centrípeta?

Estudiante: Lo mismo.

Actividad del profesor: Mientras los alumnos responden, el profesor demuestra el diagrama de fuerza en la pizarra.

Profesor: Así es, podemos saber esto a partir de la segunda ley de Newton. En la lección anterior ya sabíamos que un objeto en movimiento circular uniforme tiene aceleración centrípeta. Según la segunda ley de Newton, esta aceleración debe deberse a la fuerza resultante dirigida hacia el centro del círculo. Es la fuerza centrípeta la que cambia continuamente la pelota. La dirección de la velocidad lineal hace que la pelota se mueva en círculo y no vuele en línea recta.

Escrito en la pizarra: 1. Fuerza centrípeta

1 Definición: Fuerza resultante dirigida hacia el centro del círculo ejercida por un objeto en movimiento circular

>Maestro: Conociendo la dirección de la fuerza centrípeta, todavía tenemos que entender su tamaño.

Pida a los estudiantes que deriven la expresión de la fuerza centrípeta basándose en la fórmula de la aceleración centrípeta

combinada con la segunda ley de Newton.

Actividad del estudiante: deducir la expresión de la fuerza centrípeta.

Actividad del profesor: deducir la expresión de la fuerza directa con los estudiantes (actuación en la pizarra)

　∵ Fn=m =v2/r =r?2

?Lianli Hay dos fórmulas disponibles: Fn=m v2/r =mr?2

Escribiendo en la pizarra: 2. Expresión: Fn=mv2/r, Fn=mr?2

Comentarios : Estudiantes El mejor pensamiento radica en la estimulación del maestro, y el entusiasmo por aprender radica en la movilización del maestro. Al diseñar preguntas, los estudiantes pueden expresar sus opiniones y plantear preguntas, a fin de cultivar la capacidad de expresión lingüística y la capacidad de análisis de los estudiantes. problemas.

Actividad 3 Actividad Exploración Experimental

2. Experimento: Utiliza un péndulo cónico para verificar aproximadamente la expresión de la fuerza centrípeta

[Experimento y Exploración]

Profesor: Arriba hemos derivado teóricamente la expresión de la fuerza centrípeta, y cualquier teoría debe resistir la verificación experimental. A continuación diseñamos un experimento para verificar la expresión de la fuerza centrípeta.

Profesor: Muestre el equipo experimental y demuestre el experimento: deje que la pelota haga un movimiento circular en una determinada órbita circular en el papel.

Profesor: ¿Qué fuerzas se ejercen sobre la pelota pequeña?

Estudiante: La pelota pequeña es ejercida por la gravedad y la fuerza de tracción de la cuerda. : ¿Quién es responsable de proporcionar la fuerza centrípeta del movimiento circular de la bola pequeña? ¿Es la fuerza de tracción de la cuerda?

Estudiante: No, debería ser la fuerza combinada. de gravedad y fuerza de tracción.

Actividad del profesor: Mientras los alumnos responden, el profesor demuestra el diagrama de fuerzas en la pizarra.

Profesor: Muy correcto. Sabemos que la fuerza centrípeta produce una aceleración centrípeta, y la aceleración centrípeta apunta al centro del círculo, por lo que la dirección de la fuerza resultante también apunta al centro del círculo. Entonces, ¿cómo calcular esta fuerza resultante? Supongamos que la cuerda forma un ángulo con la dirección vertical.

Los estudiantes discutieron en grupos y concluyeron: F sum =Fn =mgtan?=mgr/h (rendimiento del profesor en la pizarra)

Profesor: Se puede observar que para calcular la resultante fuerza, es necesario medir la masa de la bola m, el radio del círculo r y la distancia h desde el punto de suspensión hasta el centro del círculo.

Profesor: Lo hemos obtenido mediante análisis de fuerzas. ¿Cómo debemos verificar a continuación la expresión de la fuerza centrípeta?

Actividad del estudiante: discusión en grupo

Estudiante: Según? a La fórmula de la fuerza centrípeta Fn=m v2/r =mr?2 calcula Fn y compara los dos resultados para ver si son iguales.

Profesor: Entonces, ¿qué cantidades físicas deben medirse según el cálculo de la fórmula? ¿Se pueden medir directamente v y

Actividad del estudiante: discusión en grupo

Estudiante: No se mide directamente v y ?, pero ? se puede obtener indirectamente midiendo el tiempo t para que la pelota se mueva N veces.

Desempeño del consejo docente: Fn=m v2/r =mr?2=mr(2?Nt )2

Comentarios: ¿Pueden los estudiantes pensar si se puede medir (Penetración? prueba El principio de simplicidad y operatividad permite a los estudiantes experimentar la idea de "transformación equivalente")

Maestro: Eso es muy bueno. Completemos las mediciones experimentales juntos y pidamos a los estudiantes que registren los datos experimentales.

Reproduce el vídeo: el proceso experimental grabado por el profesor en el laboratorio

Actividades de los estudiantes: lee y registra los datos

Profesor (después de que los estudiantes lean el Valor h): ¿La h que medimos es la h en la fórmula mgr/h?

Actividad del estudiante: Discusión en grupo

Estudiante: No, también debemos restar el radio de la pelota. .

Profesor: Sí. Además, de hecho, cuando la bola haga un movimiento circular, dejará el papel y su centro de gravedad aumentará una altura muy pequeña, pero esta altura es muy pequeña y podemos ignorarla. Por lo tanto, la distancia desde el punto de suspensión hasta el centro de gravedad de la pelota se puede considerar como h en la fórmula. Regístrelo.