向心力演示仪教学内容

向心力演示器作者：陈渝德来源：《中国科技教育》2009年第10期一、项目背景高一物理(人教版)第一册第五章“圆周运动”是教学的重点和难点之一。

在进行向心力教学时,现行的实验器材只能定性的研究不能定量的研究。

于是笔者自己制作了一个向心力演示器,它能够比较准确的算出向心力大小。

二、作品原理本作品是根据F=mu2/r公式测向心力大小。

测量工具是家用电子秤,其分度值为10g,笔者用F=mg的公式换算为牛顿。

三、作品结构首先构建一个整体框架:有上下两条水平支架,下支架上安装电动机,电动机上安装钻夹头,夹头上安装一个铝片,用螺丝固定,铝片一端套上圆环,圆环用细绳固定,细绳另一端通过轴承连接其上端支架上固定的电子秤,通过电子秤读绳子拉力大小,即向心力大小。

接通电源时,电机旋转,通过改变半径,验证相同转速下向心力的变化。

本作品有以下几个优点:(1)形象、直观。

学生可以直接通过仪器读数。

(2)操作简便。

本教具在课堂教学中不需要重新组装,只要接上普通电源即可进行讲解、观察。

(3)可以通过实验验证向心力公式,从而加深学生对公式的理解和记忆。

该演示器适用于中学物理向心力教学演示。

四、制作方法1. 材料装备电动机1个,钻夹头1个,圆弧形不锈钢1块,长方形不锈钢3米,电子秤1个,传感器1个,学生电源1个。

2. 制作安装(1)将不锈钢管焊接成边长 40cm的正方形框架,在框架下端焊接圆弧形脚架;(2)在下端支架上打孔安装电动机,钻夹头和铝条以及轴承,连接好电路;(3)在铝条上安装圆环,圆环用细绳通过轴承与电子秤相连;(4)在支架上安装传感器,用于测量转速。

五、数据处理误差完全符合教学仪器误差在5%以内的行业标准(见表1)。

评委点评本项目是针对中学物理实验中的难点,一直不易进行准确量化研究的内容而设计的,该装置设计巧妙,便于操作,直观性好,精确度较高。

由于解决了长期以来定量研究的困难,其结构简单,演示直观,精确度较高,所以具有很好的实用性和推广价值。

向心力教案一、教学目标1.了解向心力的概念和特点；2.掌握向心力的计算方法；3.理解向心力与离心力的关系；4.能够应用向心力的知识解决实际问题。

二、教学内容1.向心力的概念和特点；2.向心力的计算方法；3.向心力与离心力的关系；4.应用向心力的知识解决实际问题。

三、教学重难点1.向心力的计算方法；2.向心力与离心力的关系。

四、教学方法1.讲授法：通过讲解向心力的概念、特点和计算方法，让学生掌握向心力的基本知识；2.实验法：通过实验观察向心力的作用，加深学生对向心力的理解；3.讨论法：通过讨论向心力与离心力的关系，激发学生的思考和探究精神。

五、教学过程1. 导入环节向学生介绍向心力的概念和特点，引导学生思考向心力的作用。

2. 讲授环节1.向心力的概念和特点：向学生讲解向心力的概念和特点，让学生了解向心力的基本知识；2.向心力的计算方法：向学生讲解向心力的计算方法，让学生掌握向心力的计算技巧；3.向心力与离心力的关系：向学生讲解向心力与离心力的关系，让学生理解向心力与离心力的相互作用。

3. 实验环节通过实验观察向心力的作用，让学生加深对向心力的理解。

4. 讨论环节通过讨论向心力与离心力的关系，激发学生的思考和探究精神。

5. 总结环节对本节课所学内容进行总结，让学生掌握向心力的基本知识和计算方法。

六、教学评价1.学生能够正确理解向心力的概念和特点；2.学生能够掌握向心力的计算方法；3.学生能够理解向心力与离心力的关系；4.学生能够应用向心力的知识解决实际问题。

七、教学反思本节课采用了讲授法、实验法和讨论法相结合的教学方法，使学生在听、看、做、思考中全面掌握向心力的知识。

但是，本节课的实验环节可能存在安全隐患，需要加强实验安全管理。

同时，本节课的讨论环节需要引导学生深入思考，避免流于表面。

向心力大小验证演示器（教案）黎平第一民族中学物理组 蒋 勇物体做曲线运动是自然界最普遍的运动，而任何一个曲线运动都可以看作是若干小段的圆周运动，因此圆周运动知识是高中物理教材编排的重点内容之一，学习和掌握圆周运动规律是高中学生应具备的基本素质。

物体做怎样的圆周运动跟需要多大的向心力有关，但是教材是直接给出向心力加速度公式r a n /2ν=或r a n 2ω= ，再根据牛顿第二定律，得到向心力公式r m F n /2ν=或r m F n 2ω=，这样学生对公式的来源和正确性持有疑虑，公式缺乏可信度，掌握和验证向心力大小公式成为必要。

原来的向心力演示器有的只能定性的得到向心力大小跟物体的质量、圆周半径、线速度（或转速）有关，没有定量测定或验证向心力大小，有一些向心力演示器虽然能够验证向心力大小公式，但成在仪器结构复杂，学生操作困难，用手转动难以控制好均匀的转速，误差较大等缺点，基于这些向心力演示器的弊端，本人在认真研究向心力大小演示装置的基础上，设计和改进了向心力大小验证演示器，该演示器有如下特点：1、 设计原理思路清晰，学生易懂，设计方法独特；2、 设计结构简单合理，仪器材料可拆拼，实验以电机带动转动，保证物体做圆周运动均匀稳定，而且转速、物体质量均可增减调节，能验证向心力大小公式具有普遍性；3、 实验过程易于操作，读数准确，能定量测出向心力大小与物体质量、转动半径、转速的关系，误差较小，对向心力公式r m F n /2ν=或r m F n 2ω=得到很好的验证。

实验仪器装置示意图如下：① 铁板底座 ② 中心轴 ③铁杆支架 ④ 铁片连杆 ⑤ 小电动机 ⑥电动机调速旋钮 ⑦ 电机转轴 ⑧ 皮带 ⑨ 大皮带轮 ⑩ 转动板○11 弹簧 ○12 弹簧指针 ○13 细线 ○14 滑槽 ○15 带滑轮载物筒 ○16 载物筒指针 ○17 标尺 ○18 橡皮条 ○19 白纸 ○20 夹子实验原理及过程：实验时，启动电机⑤，调节电机调速旋钮⑥，让电机转动轴⑦通过皮带⑧带动大皮带轮⑨旋转起来，根据需要可调节电机旋钮改变转动的快慢，固定在大皮带轮上的木板⑩通过大皮带轮转动，装在滑槽○14的载物筒○15跟着转动，做圆周运动，载物筒通过细线○13跟弹簧○11相连，木板匀速转动时，处于载物筒重心之上的载物筒指针○16可以指示物体做匀速圆周运动的半径，处于弹簧前端的弹簧指针○12可以指示向心力大小，为了能清楚的指示匀速圆周运动的半径和向心力大小，将卡在中心轴②和铁杆支架③槽中的标尺○17用两根橡皮条挂住，①⑦ ⑧⑩○17○18标尺后面用两夹子○20夹住白纸条○19，让白纸条露出标尺下面少许，当木板匀速转动稳定后，用双手将标尺按下，涂有墨水的载物筒指针和弹簧指针在露出的白纸中划有痕迹，从痕迹处可以很方便地读出圆周运动半径r 的大小以及向心力F 大小。

《向心力》教学设计（精选2篇）《向心力》篇1一、教学内容分析向心力是物体做匀速圆周运动时所受到的合外力，它是本章圆周运动的重点。

由于这一节内容比较多，可分为两个课时，第一课时讲述有关向心力的概念，第二课时是生活中向心力的应用实例，而本--是第一课时有关向心力的概念。

本节课的教学重点和难点是学生如何建立向心力的概念，为了使学生容易接受，教材采取以实验为基础加上必要的简单的理论分析的方法，在这里，编者增加了一个演示实验，就是借助向心力演示器进行实验，把学生的实验结论逐一验证，从而验证了向心力公式，更有力说明了实验的科学性和重要性。

课本35页中的“讨论与交流”这一点学生往往觉得抽象，只是理论来分析，这里编者把它改成实验探究，这样学生通过实验亲身感受，定性分析，这比理论分析更具有说服力。

二、教学对象分析在前面的教学中，学生已经学习了匀速圆周运动，对匀速圆周运动有了一定的理解。

知道描述匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、转速等，并理解线速度、角速度、周期、半径之间的关系。

学生知道在转动装置中，共轴的轮子上各点的角速度相等；皮带转动（不打滑）中，凡和皮带接触的点，线速度的大小相等。

这些都为本节课的学习奠定了基础。

学生知道匀速圆周运动是一种变速运动，因为它的线速度方向时刻在变，但只是表面的知道，更深一步来分析，为什么线速度的方向时刻在变？是什么力来改变物体的这种运动状态，这个力有何特点？学生带着这些疑问来进入本节课的学习。

三、--思想及策略在以往的教学中，课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向，老师满堂灌，学生被动的接受，很难从多方面培养学生的综合素质。

而新课程强调“将学习的重心从过分强调知识的传承和积累向获取知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的精神”。

为此本--和教学实施就是采用学生实验探究和教师演示实验相结合的实验探究教学法。

向心力公开课教案教学设计第一章：向心力概念的引入1.1 教学目标让学生了解向心力的定义和作用。

让学生理解向心力与物体质量和速度的关系。

让学生掌握向心力与向心加速度的关系。

1.2 教学内容向心力的定义和作用。

向心力与物体质量和速度的关系。

向心力与向心加速度的关系。

1.3 教学方法使用实例和动画来展示向心力的概念。

通过实验和观察，让学生感受向心力的存在和作用。

分组讨论和问题解答，引导学生深入理解向心力。

1.4 教学评估通过课堂提问和小组讨论，评估学生对向心力的理解程度。

通过实验报告和问题解答，评估学生对向心力实验操作和应用能力。

第二章：向心力的计算2.1 教学目标让学生掌握向心力的计算公式和应用。

让学生了解不同情况下向心力的计算方法。

2.2 教学内容向心力的计算公式和应用。

不同情况下向心力的计算方法。

2.3 教学方法使用公式和示例来讲解向心力的计算方法。

通过练习题和小组讨论，让学生应用向心力的计算公式。

2.4 教学评估通过练习题和小组讨论，评估学生对向心力计算公式的掌握程度。

通过问题解答和应用题，评估学生对不同情况下向心力计算方法的运用能力。

第三章：向心力实验3.1 教学目标让学生通过实验观察和测量向心力的大小。

让学生了解实验原理和实验操作。

3.2 教学内容实验原理和实验操作。

实验观察和测量向心力的大小。

3.3 教学方法讲解实验原理和实验操作。

分组进行实验，让学生亲自操作和观察向心力的大小。

3.4 教学评估通过实验报告和小组讨论，评估学生对实验原理和实验操作的理解程度。

通过实验观察和测量结果，评估学生对向心力实验的观察和测量能力。

第四章：向心力与物体的运动4.1 教学目标让学生了解向心力对物体运动的影响。

让学生掌握向心力与物体速度和半径的关系。

4.2 教学内容向心力对物体运动的影响。

向心力与物体速度和半径的关系。

4.3 教学方法使用动画和实例来展示向心力对物体运动的影响。

通过实验和观察，让学生感受向心力与物体速度和半径的关系。

实验教学电子秤式向心力演示仪江苏省高邮市第一中学（225600）于淼圆周运动是曲线运动中一种典型的运动，是咼中物理教学中比较重要的内容，为了使学生对圆周运动更好地理解和运用，可以通过一些创新实验来帮助学生学习。

本文就巧妙地利用电子秤设计的 实验进行了向心力大小的定量研究。

1感受向心力及其影响因素实验器材:弹簧测力计、不锈钢铁球、细线、旋 转平台（电动机是步进电机，可以定速旋转）、PVC 管、热熔枪和热熔胶、定滑轮、电源、导线等。

如图1所示,用热熔胶将定滑轮和PVC 管固定在旋转平台上，用细线将不锈钢铁球连接到弹簧测力计上，并将电动机接到电源上,接通电源后铁球随着平台一起旋转做圆周运动，可以看到弹簧测力计上的读数，该读数等于铁球所受的向心力大小（不锈钢铁球与平台的摩擦力非常小,可以忽略）。

探究向心力的影响因素：①保持平台转速、铁球与定滑轮之间线的长度（圆周半径）不变, 改变铁球的质量，发现铁球质量越大，弹簧测力计的读数越大，说明向心力与质量有关；②保持 转速和铁球质量不变，改变铁球与定滑轮之间线 的长度（圆周半径），发现圆周半径越大，弹簧测力计的读数越大，说明向心力与圆周半径有关;③保持铁球质量、铁球与定滑轮之间线的长度（圆周半径）不变，改变平台转速，发现平台转速越大，弹簧测力计的读数越大，说明向心力与平 台转速有关。

即向心力与质量、转速和圆周半径有关，通过实验2可以得到它们的定量关系。

2定量研究向心力与质量、圆周半径和转速的关系实验器材：迷你电子秤、不锈钢铁球、旋转平台（电机是步进电机，可以定速旋转）、微型摄像头、木板、PVC 线槽、热熔枪和热熔胶、电源、导线等。

如图2所示，将微型电子秤固定在木片上,取一小段PVC 线槽靠近电子秤并固定在板上（PVC 线槽比较光滑，铁球和PVC 线槽间的摩擦力非常小），把铁球放到PVC 线槽中，将无线摄像头固定在木板上（可以记录电子秤上的读数），通过螺丝将该整体固定在平台上（在平台上打了不同半径的孔，可以改变铁球做圆周运动的半径），在平台上对称的另一侧放上与电子秤等整体质量相等的配重。

《向心力》教案模版一、教学目标：1. 让学生理解向心力的概念，知道向心力是使物体做圆周运动的必要条件。

2. 让学生掌握向心力的计算公式，能够运用向心力解释实际问题。

3. 培养学生的实验操作能力，通过实验观察和分析物体做圆周运动时的向心力。

二、教学内容：1. 向心力的定义2. 向心力的计算公式3. 向心力与圆周运动的关系4. 实验操作与数据分析三、教学重点与难点：1. 教学重点：向心力的概念、计算公式及应用。

2. 教学难点：向心力在实际问题中的运用。

四、教学方法：1. 采用问题导入法，激发学生的学习兴趣。

2. 利用多媒体课件，形象直观地展示向心力概念和圆周运动。

3. 开展实验活动，让学生亲身体验和观察向心力现象。

4. 案例分析，引导学生运用向心力解决实际问题。

五、教学过程：1. 导入新课：通过提问，引导学生回顾力学基础知识，为新课学习做铺垫。

2. 讲解向心力概念：讲解向心力的定义，让学生理解向心力是使物体做圆周运动的必要条件。

3. 公式讲解与应用：介绍向心力的计算公式，并通过例题讲解其应用。

4. 实验演示与分析：组织学生进行实验，观察和记录物体做圆周运动时的向心力现象，引导学生分析实验结果。

5. 课堂小结：总结本节课所学内容，强调向心力在圆周运动中的重要作用。

6. 布置作业：设计相关练习题，巩固学生对向心力的理解和应用。

7. 课后反思：对本节课的教学效果进行总结，针对学生的掌握情况调整教学策略。

六、教学评价：1. 评价学生对向心力概念的理解程度，通过课堂提问和作业批改进行评估。

2. 评价学生对向心力计算公式的掌握情况，通过布置相关练习题进行评估。

3. 评价学生实验操作能力和数据分析能力，通过实验报告和数据分析进行评估。

七、教学资源：1. 多媒体课件：用于展示向心力概念和圆周运动的图像和动画。

2. 实验器材：用于开展实验活动，让学生观察和体验向心力现象。

3. 练习题：用于巩固学生对向心力的理解和应用。

实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系一、实验目的1．学会使用向心力演示器。

2．会用控制变量法探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。

二、实验原理与器材1．探究方法：控制变量法。

2．实验设计思路(1)定性感知实验：如图所示，细线穿在圆珠笔的杆中，一端拴住小物体，另一端用一只手牵住，另一只手抓住圆珠笔杆并用力转动，使小物体做圆周运动，可近似地认为作用在小物体上的细线的拉力提供了小物体做圆周运动所需的向心力，而细线的拉力可用牵住细线的手的感觉来判断。

(2)定量分析实验①控制小物体质量和做圆周运动的半径不变，探究向心力与角速度的关系。

②控制小物体质量和角速度不变，探究向心力与半径的关系。

③控制小物体做圆周运动的半径和角速度不变，探究向心力与质量的关系。

3．实验器材：质量不同的小物体若干、空心圆珠笔杆、细线(长约60cm)、向心力演示器。

三、实验步骤与操作1．定性感知影响向心力大小的因素(1)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变小物体的角速度进行实验。

(2)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验。

(3)在角速度和做圆周运动的半径不变的条件下，换用不同质量的小物体进行实验。

2．定量分析向心力与质量、角速度、半径的关系(1)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相同。

将皮带放置在适当位置使两转盘转动，记录不同角速度下的向心力大小(格数)。

(2)分别将两个质量相等的小球放在实验仪器的长槽和短槽两个小槽中，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，小球到转轴(即圆心)距离不同即圆周运动半径不等，记录不同半径的向心力大小(格数)。

(3)分别将两个质量不相等的小球放在实验仪器的两个小槽中，且小球到转轴(即圆心)距离相同即圆周运动半径相等，将皮带放置在适当位置使两转盘转动角速度相等，记录不同质量下的向心力大小(格数)。

向心力定量探究演示仪简短说明在高中物理教学中关于向心力公式的得出是个难点，该公式的理论推导过程对学生来说过于抽象，不易理解。

历年来的高中物理教材所选用的向心力演示仪也仅是半定量的。

本教具完全解决了传统向心力演示仪不足的问题，不仅可以作为验证向心力公式的实验使用，还可以用来定量探究向心力的公式，即:F = m v2/R = mω2 R= m（2πn）2 R= m 4π2 n 2 R。

不仅能使学生进一步加深对该公式的理解，而且其探究过程还可以培养学生实验能力和探究能力。

向心力定量探究演示仪利用可调速电机带动橡皮筋一端的小物体做竖直面的圆周运动，在转轴上有一块小磁铁，转轴旁边固定一只与计数器相连干簧管，转轴每转一圈，小磁铁使干簧管吸合一次记一个数，这样可以准确测量转过的圈数。

在该装置的竖直面板上有用橡胶膜制成的半径测量器，它可以在水平方向自由调节，当小物体恰好通过半径测量器时就可以准确读出半径来。

小物体的质量可由天平测量。

当关闭电源，小物体停止转动时，用弹簧测力计把与橡皮筋相连的物体拉到半径测量器的位置，这样就可在确定物体做圆周运动时的向心力大小。

定量探究向心力公式的步骤:1.在质量m、转速n一定时，探究向心力F与半径r的关系。

用两根同样规格的橡皮筋（一长一短），在两端拴上同样形状和质量的物体，使它们在同一转轴上转动。

调节转速，当两个物体转动稳定时，分别用半径测量器测量出半径。

关闭电源，当两物体停止转动时，再用弹簧测力器分别测出两个物体在做圆周运动时的向心力大小。

比较两个物体的向心力与半径的关系，重复以上步骤，可以确定在质量m、转速n一定时，向心力F与半径r成正比。

2.在质量m、半径r一定时，探究向心力F与转速n的关系。

选规若干格不同的橡皮筋（粗细不同），先后拴同一个物体，每次都在电机的带动下做圆周运动。

记录第一根橡皮筋实验时的半径，其后每一次用不同橡皮筋实验时，通过调节转速让小物体都经过第一次的位置，这样就保证了几次实验的半径相等，由于每一次用的是同一物体，所以几次实验的质量m和半径r是一定的，再把每一次实验的向心力和转速都记录下来，通过分析就可确定向心力F与转速n成正比。