六、实验内容设计 （三）定量实验：探究向心力与各因素的定量关系
读取向心力
读取转速 （ω）
读取 半径
创新点
该教具可以直接读取实验需要的 数据,读数方便，改变变量的操作方 法简单。
教具采用透明设计，可以看到里 面结构，激发学生的探究兴趣。
新型向心力定量探究仪
六、实验内容设计
1、控制m、r不变,探究Fn、ω关系
好圆周运动的关键，为学好天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动做准备。
（二）学生学情分析： 1.知识层面:学生通过前面的学习，理解了牛顿第二定律，在本章学习了线速 度、角速度、周期和向心加速度的概念，能数学推导向心力的表达式。 2.能力层面:在实验中，学生掌握了控制变量法,具备利用图象法解决物理问 题的能力。
二、控制m、ω不变,探究Fn、r关系
验证结论
质量
0.033 kg
转速 ω
200 20.93
r/min rad/s
计算 计算
名称 1
r 0.000
Fn（实验） Fn（理论） 0.00
误差
2
0.174
2.60Biblioteka 2.523.33%
3
0.151
2.22
2.18
1.67%
4
0.103
1.45
1.49
-2.65%
三、控制ω、r不变,探究Fn、m关系
验证结论
半径 转速
ω 名称
1 2 3 4
0.17 250 26.17 m(kg) 0.0000 0.0330 0.0085 0.0020
m r/min rad/s
F向（N） 0.00 3.91 1.01 0.25
计算
Fn（理论）
3.84 0.99 0.23
计算
误差
Excel表格
向心力与角速度图象
向心力与角速度平方图象
化曲为直
实验结论
向心力大小与角速度的平方成正比
六、实验内容设计
2、控制m、ω不变,探究Fn、r关系
实验数据
向心力—半径图象
Fn/N
r/m
实验结论
向心力大小与半径成正比
六、实验内容设计
3、控制ω、r不变,探究Fn、m关系
实验数据
向心力—质量图象
（三）验证法 将实验数据代入向心力表达式F=mω2r计算出结果,理论值与实验值比较,验证 实验结论,得出结果｡
五、教学过程设计
1 引入实验：感受向心力的魅力（4分钟） 2 定性实验：猜想影响向心力大小的因素 （8分钟） 3 定量实验：探究向心力与各因素的定量关系（23分钟） 4 验证实验：验证向心力公式(5分钟)
Fn/N
m/kg
实验结论
向心力大小与质量成正比
六、实验内容设计 （三）定量实验：探究向心力与各因素的定量关系
拉力测力计
高速轴承
高度调节旋钮 步进电机
定滑轮
小球
步进电机 控制器
速度控 制器
新型向心力定量探究仪
实验结论：
Fn∝mω2r
六、实验内容设计 （四）验证实验：验证向心力公式
将实验数据代入计算 Excel表格
新课标 人教版 高中物理必修二 第五章第6节
实验：探究向心力的表达式
实验说课内容
一、教材与学情分析
探
二、实验教学目标
究
向
三、教学重难点
心
四、实验方法
力
表
五、教学过程设计
达 式
六、实验内容设计
七、教学反思与自我评价
一、教材与学情分析
（一）教材分析： 本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运动，是本章的重点内容，是学
三、教学重难点
重难点 利用控制变量法定量探究向 心力的表达式
四、实验方法
（一）控制变量法 1.控制小球质量､半径不变,探究向心力与角速度的关系｡ 2.控制小球质量､角速度不变,探究向心力与半径的关系｡ 3.控制小球角速度､半径不变,探究向心力与质量的关系｡ （二）图象法
记录数据，用EXCEL软件作F-ω2､F-r､F-m 图像并得出结论｡
六、实验内容设计 （二）定性实验：猜想影响向心力大小的因素
实验：用带橡皮筋的绳子连接小球,甩动小 球使小球在桌面上做圆周运动, 感受绳对手的 拉力或观察橡皮筋的伸长量判断向心力的大小。
依次改变质量、转动半径、摆动速度等因素， 猜想向心力大小与什么因素有关。
橡皮筋 仪器
创新点
本实验在绳子上增加一根橡皮筋， 还能通过观察橡皮筋的伸长量来确定 向心力的大小，实验现象更明显, 结 论更准确｡
六、实验内容设计
（三）定量实验：探究向心力与各因素的定量关系
影响因素：质量、转动半径、转动速度（ 角速度 ） 实验方法：控制变量法
传统仪器的不足点
圆锥摆实验 缺点：物理量不易测量
向心力演示器 缺点：只能半定量研究
六、实验内容设计
（三）定量实验：探究向心力与各因素的定量关系
拉力测力计
高速轴承
高度调节旋钮
定滑轮
步进电机
导轨 小球
步进电机 控制器
速度控 制器
新型向心力定量探究仪
仪器介绍
速度控制器控制步进电机匀速转 动并显示转速，电机带动导轨上的小 球做匀速圆周运动，连接小球的绳子 绕过中间的定滑轮接到拉力测力计上， 由测力计测得向心力的大小。
通过调节速度控制器可以改变角 速度大小；通过调节测力计的高度可 以改变转动半径的大小，导轨上有刻 度，可读取半径的大小；通过更换不 同材质但半径相同的小球可以改变物 体的质量。
二、实验教学目标
（一）知识目标： 1.会判断向心力的大小与什么因素有关 2.能用控制变量法定量探究向心力的表达式
（二）学科核心素养目标： 1.【物理观念】认识向心力公式的确切含义。 2.【科学思维】能通过动手实验、观察实验现象并猜想向心力大小与什么因素有关， 提出自己的见解。 3.【实验探究】能合理设计实验，动手实验验证猜想是否正确。 4.【科学态度与责任】在实验中培养学生严谨、认真、实事求是的 科学态度，并 体会物理与生活的联系，能利用身边物品进行实验探究，体验成功的快乐、实验的 意义。
1.79% 2.08% 7.39%
实验结论： 在误差允许范围内：Fn=mω2r 分析误差来源：摩擦力等因素的影响
七、教学反思与自我评价
优点 （一）教学内容层层递进、环环相扣，实现了知识目标和核心素养 育人目标。 （二）实验研究方法多样、创新巧妙，操作方法简单。 （三）学生可以充分体验“过程学习”, 自制实验仪器拉近了物理与生 活的距离。
六、实验内容设计 （一）引入实验：感受向心力魅力
实验：绳子一端接一个塑料小球，中间穿 过圆管，另一端接一瓶矿泉水，通过使小 球做圆周运动可以拉起一瓶矿泉水，还可 以控制水瓶上下运动。
绳子
塑料 小球
圆管
矿泉 水瓶
仪器
实验效果
通过一个塑料小球做圆周运动 的向心力大小可以拉起一瓶质量比 自己大几十倍的水，甚至上下运动。 枯燥的内容立刻变得生动有趣，对 向心力的大小有一定的直观体会。