第一篇：向心力、向心加速度教學設計

第五章 曲線運動（五、向心力、向心加速度）

教學目標： 一 知識目標：

1．理解向心加速度和向心力的概念

2．知道勻速圓周運動中產生向心加速度的原因。3．掌握向心力與向心加速度之間的關系。二 能力目標：

1．學會用運動和力的關系分析分題

2．理解向心力和向心加速度公式的確切含義，并能用來進行計算。三 德育目標：

通過a與r及、v之間的關系，使學生明確任何一個結論都有其成立的條件。教學重點：

1．理解向心力和向心加速的概念。

2．知道向心力大小計算。

教學難點：，向心加速的大小，并能用來進行勻速圓周運動的向心力和向心加速度都是大小不變，方向在時刻改變。教學方法：

實驗法、講授法、歸納法、推理法 教學用具：

投影儀、投影片、多媒體、CAI課件、向心力演示器、鋼球、木球、細繩 教學步驟： 一 引入新課

1．復習提問（用投影片出示思考題）（1）什么是勻速圓周運動

（2）描述勻速圓周運動快慢的物理量有哪幾個？（3）上述物理量間有什么關系？

2．引入：由于勻速云的速度方向時刻在變，所以勻速圓周運動是變速曲線運動。而力是改變物體運動狀態的原因。所以做勻速圓周運動的物體所受合外力有何特點？加速度又如何呢？本節課我們就來共同學習這個問題。

二 新課教學

（一）用投影片出示本節課的學習目標： 1．理解什么是向心力和向心加速度 2．知道向心力和向心加速度的求解公式 3．了解向心力的來源

（二）學習目標完成過程 1．向心力的概念及其方向

（1）在光滑水平桌面上，做演示實驗

a：一個小球，拴住繩的一端，繩的另一端固定于桌上，原來細繩處于松馳狀態 b：用手輕擊小球，小球做勻速直線運動 c：當繩繃直時，小球做勻速圓周運動（2）用CAI課件，模擬上述實驗過程（3）引導學生討論、分析：

a：繩繃緊前，小球為什么做勻速圓周運動？

b：繩繃緊后，小球為何做勻速圓周運動？小球此時受到哪些力的作用？合外力是哪個力？這個力的方向有什么特點？這個力起什么作用？

（4）通過討論得到：

a：做勻速圓周運動的物體受到一個指向圓心的合力的作用，這個力叫向心力。b：向心力指向圓心，方向不斷變化。c：向心力的作用效果──只改變運動物體的速度方向，不改變速度大小。2．向心力的大小（1）體驗向心的大小

a：每組學生發用細線聯結的鋼球、木球各一個，讓學生拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運動，改變轉動的快慢、細線的長短多做幾次。

b：引導學生猜想：向心力可能與物體的質量、角速度、半徑有關。

c：過渡：剛才同學們已猜想大向心力可能與m、v、r有關，那么，我們的猜想是否正確呢？下邊我們通過實驗來檢驗一下。

（2）a：用實物投影儀，投影向心力演示器。b：介紹向心力演示的構造和使用方法 構造：（略）主要介紹各部分的名稱

使用方法：勻速轉動手柄1，可以使塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉動，槽內的小球就做勻速圓周運動。使小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球對擋板的反作用力通過杠桿的作用使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8，標尺8上露出的紅白相間等方格可顯示出兩個球所受向心力的比值。

（3）操作方法：

a：用質量不同的鋼球和鋁球，使他們運動的半徑r和角速度相同觀察得到：向心力的大小與質量有關，質量越大，向心力也越大。

b：用兩個質量相同的小球，保持運動半徑相同，觀察向心力與角速度之間的關系

c：仍用兩個質量相同的小球，保持小球運動的角速度相同，觀察向心力的大小與運動半徑之間的關系。

（4）總結得到：向心力的大小與物體質量m、圓周半徑r和角速度都有關系，且給出公式：F＝mr2（說明該公式的得到方法，空氣變量法、定量測數據）

（5）學生據3．向心加速度 推導向心力的另一表達式

（1）做圓周運動的物體，在向心力F的作用下必然要產生一個加速度，據牛頓運動定律得到：這個加速度的方向與向心力的方向相同，叫做向心加速度。（2）結合牛頓運動定律推導得到

4．說明的幾個問題：

（1）由于a向的方向時刻在變，所以勻速圓周運動是瞬時加速度的方向不斷改變的變加速運動。（2）做勻速圓周運動的物體，向心力是一個效果力，方向總指向圓心，是一個變力。（3）做勻速圓周運動的物體受到的合外力就是向心力。三 鞏固訓練

1．向心加速度只改變速度的___________，而不改變速度的____________。

2．一個做勻速圓周運動的物體，當它的轉速度為原來的2倍時，它的線速度、向心力分別變為原來的幾倍？如果線速度不變，當角速度變為原來的2倍時，它的軌道半徑和所受的向心力分別為原來的幾倍? 3．（1）用CAI課件展示思考與討論中的物理情景（2）分析木塊受幾個力的作用？各是什么性質的力？（3）木塊所受的向心力是由什么提供的？ 四 小結

1．什么是向心力和向心加速度？它們的大小和方向有什么特點？ 2．向心力的求解公式（1）_____（2）_____ 3．向心加速度的求解公式（1）_____（2）_____ 4．勻速圓周運動是一種什么性質的運動？ 五 作業

第二篇：《向心力與向心加速度》教學設計

設計：許勇莆田六中

《向心力與向心加速度》教學設計 點評: 林細華 詔安邊城中學

一、概述

本節課是高一魯科版物理必修2第四章的內容，課時是二節課，本教案是關于第一課時向心力的內容。學生在前面學習了物體做曲線運動的條件，學習了對圓周運動的描述，而且在必修1中也學習了牛頓運動定律。這節課作為這些知識的綜合應用的具體例子，通過分析理解向心力的概念，掌握向心力的來源，通過實驗得出向心力大小的公式。點評：

本節課是從動力學的角度研究勻速圓周運動的，這部分知識是本章的重點和難點，也是學生學好圓周運動的關鍵點，學好這部分知識，可以為天體運動和帶電粒子在勻強磁場中的運動等內容的學習打好基礎。

許老師在概述部分對教材版本、學科、年級、課時安排等都做了完整的說明，對學習內容、教學思路、本節課的價值及重要性介紹。通過概述部分的介紹，我們對本節課有一初步的了解。

二、教學目標分析

（一）知識與技能

1、知道什么是向心力，理解勻速圓周運動的向心力大小不變，方向總是指向圓心；

2、知道向心力的來源；

3、知道勻速圓周運動的向心力的公式，會解答有關問題；

4、養成探究物理問題的習慣，養成觀察實驗的能力和分析綜合能力。

（二）過程與方法

1、要通過對物體做圓周運動的實例進行分析入手，從而認識到：做圓周運動的物體都必須受到指向圓心的力的作用，由此理解向心力的概念；

2、通過充分討論向心力來源、向心力大小可能與哪些因素有關，并設計實驗進行探究活動；

3、能通過思考交流，體驗探究與合作學習。

（三）情感態度與價值觀

1、領略到物理就在自己的身邊，體驗自然界的奇妙與和諧，發展好奇心與求知欲；

2、在探究合作過程中，增強探究意識與合作意識，增強與人交流的意識；

3、養成敢于發表自己觀點，既堅持原則又尊重他人的良好習慣；

4、意識到物理規律在現實生活中的重要作用，增強對物理學習的興趣；

5、在用實驗得出結論的過程中，逐步樹立嚴謹科學的實驗態度和正確的認識觀。點評：

教學目標分析是教學設計中的一個至為重要的環節，也是教學設計面臨的首要任務。它決定著教學的總方向，學習內容的選擇、教與學的活動設計、教學策略和教學模式的選擇與設計、學習環境的設計、學習評價的設計都要以教學目標為依據來展開。

課程標準涉及本節內容的要求是“能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力”，許老師能較好的根據課程標準、教學要求及教學內容的特點來確定教學目標。在對本節課的教學目標從知識與技能、過程與方法和情感態度與價值觀三個維度來描述，符合新課程的基本理念與要求。對具體目標的闡述基本做到了正確定位學習目標、具體目標設計盡可能明確、目標描述要有層次性的要求；不足之處是在“情感態度與價值觀”教學目標的確定上，目標動詞使用也許可以更準確一些，避免過于空泛。

三、學習者特征分析

1、學生是本校的高一學生；

2、學生為高一的孩子，好奇心強，具有較強的探究欲望；

3、學生有過多次的小組合作經驗；

4、學生已經學過牛頓運動定律和物體做曲線運動的條件及描述圓周運動的物理量；

5、學生能夠進行牛頓運動定律的簡單應用；

6、學生在平常的學習和生活中已經接觸到過一些零碎的關于物體做圓周運動的例子；

7、學生有一些摩擦力與運動方向相反的錯誤觀念。

8、學生會從向心力三個字的字面先入為主認為這是某個新的力。點評：

了解學習者的原有知識基礎和認知能力是為了確定當前所學新概念、新知識的教學起點。對學習者特征進行認真分析是實現個別化教學和因材施教的重要前提。在學習者特征的分析上，許老師對自己的學生情況認識全面，對學生的知識基礎和能力基礎分析很細致。對學習者知識基礎和認知特征分析較到位，從而為選用的合適的教學方式、激發學生的興趣，保持學生學習積極性、提供了保證。

四、教學策略選擇與設計

·情景創設策略：運用生活中與教學內容相關的情景，設計問題，設計物理實驗，組織教學內容，提出有啟發性的引申問題，激發學生的學習興趣，積極地參與到實驗驗證、實驗猜想、探究規律的學習當中。

·探究引導策略：探討式學習；教師啟發引導

·自主合作探究式學習策略：建立小組討論、交流、合作的課堂氛圍

點評：在教學策略的選擇與設計上，許老師能夠根據本節教學內容的特點，選擇情景創設策略、探究引導策略、自主合作探究式學習策略。通過情境設置激發學生學習興趣，調動學生的學習積極性；再通過任務驅動使學生能自主學習，體現了教師的主導作用和學生的主體地位，從而有效完成教學目標。教學設計教學策略的選擇充分考慮了學習者特征，體現出較多的新課程教學理念，運用了較多的新教育教學理論

五、教學資源與工具設計

·魯科版新課標教材高中物理必修2 ·相關實驗器材，單擺小球、向心力演示器、鋼球、木球。·專門為本課設計的多媒體課件 ·多媒體教室 點評：

許老師在本節課教學資源與工具設計上，充分體現了能用實驗的就不用課件，能用動畫的就不用圖片的媒體運用思想。既強調了物理實驗的真實性，突出了媒體創設情景的有效性。

六、教學過程

課前：播放課件中有關圓周運動的視頻。導入新課 復習提問

物體做曲線運動的條件？ 勻速圓周運動的性質、特點？

為了描述勻速圓周運動，我們引入了哪些物理量？ 描述勻速圓周運動的物理量之間的關系？ 導入

我們剛才通過視頻觀看了多種圓周運動，圓周運動是曲線運動，運動的物體肯定有一個不為0的合外力，它的合外力會不會有什么特點呢？本節我們就從動力學角度來進一步研究圓周運動中較簡單的勻速圓周運動。

點評：建構主義學習理論認為：學習不是知識由教師向學生的傳遞，而是學生建構自己的知識的過程。學生不是被動的信息吸收者，而是意義的主動建構者，這種建構不可能由其他人代替。學習過程并不簡單是信息的輸入、存儲和提取，而是新舊經驗之間的雙向的相互作用過程。許老師在本節課的教學中能較好的應用建構主義學習理論來進行教學設計。通過播放有關圓周運動的視頻、復習提問的方式來導入新課，來激發學生的學習積極性和興趣，產生疑問，進行引導，進而達到激情導入新課的目的。二．新課教學 ㈠向心力 [實驗并模擬] 利用桌上的單擺小球，手執繩的一端使小球在光滑水平面上做勻速圓周運動。觀察小球運動情況、分析小球受力特點（請同學單獨回答）。[設疑引申] 如繩子突然斷開，小球還能維持圓周運動嗎？繩子的拉力有什么特點？這個力的方向跟速度方向有何關系？ [學生互相討論] 從方向上看，這個力的方向時刻在變，且始終指向圓心，始終跟速度方向垂直（半徑與切線垂直）。

向心力：做勻速圓周運動的物體受到的指向圓心的合外力。師：向心力的作用是什么？

生：改變速度的方向，不改變速度的大小。師：向心力是不是一個方向不變的力？ 生：不是。

利用課件模擬各種做勻速圓周運動的實例，請學生對其進行受力分析。從而理解各種情況下物體做勻速圓周運動的向心力。[過渡] 向心力的方向時刻在變，那大小呢？向心力的大小會與哪些因素有關？先讓我們通過親身體驗來猜想一下。[學生活動設計]

1、分組用細線拉小鋼球、小木球讓其在桌面上做勻速圓周運動，改變小球的轉速，細線的長度多做幾次。由自己的感覺猜測向心力的大小與哪些因素有關。

2、讓學生做課本圖4－17的實驗，體驗向心力。[猜測結論歸納] 向心力的大小可能與物體的質量、角速度、線速度、半徑有關。[過渡] 那么猜想是否正確呢？它們之間定量的關系又會怎樣？下面通過實驗進行檢驗（控制變量法）。[演示] 逐一介紹向心力演示器的構造和使用方法（所需的向心力由擋板來提供）。

首先對照圖片和實物來認識實驗儀器，①轉動手柄，用手搖動就帶動②、③變速塔輪轉動，塔輪有3層，第一層塔輪左右半徑相等，第二層塔輪半徑之比為2：1，地三層塔輪半徑之比為4：1，塔輪上面有一個長槽和一個短槽，長槽的上面有兩個小檔片，第一個檔片到圓心的長度為第二個檔片到圓心長度的一半，等于短槽上的檔片到圓心的長度，我們對小檔片施加一個力可以看到，通過⑥橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒⑦下降，從而露出標尺⑧，標尺上露出的紅白相間等分格子數可以顯示力的大小，現在我們把小球放在槽上，然后勻速轉動手柄，使小球做勻速圓周運動，如果沒有檔板，小球會飛出，所以小球的向心力有檔板對小球的彈力提供，而同時小球會給檔板一個同樣大小的力，這個力的大小又通過紅白格子表現出來，所以兩球向心力的大小的比值就能得出。操作方法：

用質量不同的鋼球和鋁球，使它們的運動半徑和角速度相同，觀察并分析向心力與物體質量之間的關系。

用兩個質量相同的小球，保持小球轉動的半徑相同，觀察并分析向心力與角速度之間的關系。用兩個質量相同的小球，保持小球運動的角速度相同，觀察并分析向心力與運動半徑之間的關系。[總結歸納] 大家的猜想正確 具體關系

r、ω相同，m1：m2=F1：F2=1：2 m、r相同，ω1：ω2=1：2

F1：F2=1：4 m、ω相同，r1： r2= F1：F2=1：2 當m、r、ω都采用國際單位制時，我們能得到向心力的定量計算公式F=mrω2，將公式ω=v/r代入可以得到向心力的另一表達式F=mv2/r。

三、小結

本節從力的角度研究了勻速圓周運動，知道了向心力的概念、特點、作用效果，以及各種情況向心力的來源，并通過實驗研究了向心力的大小。

四、作業

復習本節、預習下節 教材72頁第3、5題。

觀察日常生活所見的勻速圓周運動并用今天所學的知識去解釋。點評：

本節課為探究性學習課，即在教師創設情景，讓學生自己提出想要知道的問題，在教師的引導下，通過全班同學的討論、實驗、演示來不斷完善。教師在教學中通過具體的實例、實驗，激發學生的求知欲望，讓學生主動參與到探究的過程，成為學習的主體，積極主動地獲取知識和提高能力。在本節課的教學中，教師充當了課堂教學中的指導者，對話的“提問者”，學生是課堂學習的主角，是知識建構的主體。學生對知識的建構是在生生互動、師生互動中進行的，能夠充分調動學生的學習積極性，進行自主學習，建構新的知識體系。教師在整個教學過程十分重視對學生思維過程的引導和啟發，問題串的設置富有啟發性，教學過程中即時對學生進行形成性的評價，能激勵學生學習的主動性，對重點內容布置書面作業，有利于知識目標的鞏固。

在整節課的實施過程中，充分發揮了物理實驗和課件輔助的功能，突出了知識的形成過程，有利于學生對所學知識的理解和把握。流程圖：

七、教學評價設計

本節課體現新課程教學要求，把評價的側重點放在學生的學習活動上，圍繞學生主動學習來評價；充分利用現代教育技術，使評價具有客觀性和可操作性，便于掌握和應用。課堂學習成果評價量表

班別______ 姓名：________ 得分:___________ 評價項目

評 價 標 準

等級（權重）分

自評

小組評

教師評

優秀

良好

一般

較差

知識與技能

了解向心力的概念 8 5 3

知道向心力的來源 8 5 3

知道向心力的特點 8 5 3

掌握向心力大小的公式 6 4 2

情感態度

課堂上積極參與，積極思維，積極動動腦，發言次數多 6 4 2

對本內容興趣濃厚，提出了有深度的問題。6 4 2

課堂調查：書面寫出你在學習本節課時所遇到的困難，向教師提出較合理的教學建議。8 6 4 2

我這樣評價我自己：

伙伴眼里的我：

注：1.得分為自評、互評、教師評總分之均值；2.“我這樣評價我自己”、“伙伴眼里的我”以及“老師的話”都是針對課堂學習情況的概括性評判和描述。點評：

在本節教學的評價上，許老師突出了過程性，關注從三個維度的教學目標展開評價，注意通過評價促進學生參與課堂教學。對難于操作的過程與方法、情感態度價值觀方面的評價，他是滲透在學生反復的探究過程中，以教師對學生的評價為主，通過觀察、語言、手勢、表情等途徑進行隨堂評價。而許老師對于知識與技能方面的評價，是融合在學生的探究過程，以及小組討論中，還包含在課后作業及后續的考試測驗中。

八、幫助和總結 教師在學生做課本圖4－17的實驗時要及時提醒學生要注意安全。

教師要組織好學生實驗，要把握好時間，不能太長，否則會完不成教學任務。

第三篇：高二物理《向心力和向心加速度》教學設計

新課程強調“將學習的重心從過分強調知識的傳承和積累向獲取知識的探究過程轉化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化，從而培養學生的探究能力、實事求是的科學態度和敢于創新的精神”。為此本教學設計和教學實施就是采用學生實驗探究和教師演示實驗相結合的實驗探究教學法。

教學內容

《普通高中課程標準實驗教科書·物理（2）》（司南版）

教學目標

1、知識與技能

（1）知道向心力，通過實例認識向心力的作用及向心力的來源

（2）通過實驗理解向心力的大小與哪些因素有關系，能運用向心力公式進行計算。

（3）知道向心加速度及其公式，能運用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力和向心加速度。

2、過程與方法

（1）經歷形成向心力概念的過程，培養學生觀察、分析、歸納能力。

（2）通過創設一定的問題情境，讓學生經歷探索向心力F與哪些因素有關的過程，學習控制變量法，培養學生分析論證等能力。

3、情感態度與價值觀

學習科學研究方法和科學研究態度，發展學生對科學的好奇心與求知欲，使學生樂于探究自然界的奧秘，體驗探索自然規律的艱辛與喜悅，培養學生主動參與活動的熱情和與他人合作的精神，有將自己的見解與他人交流的愿望，敢于堅持正確觀點，勇于修正錯誤，具有團隊精神。

教材分析

《向心力和向心加速度》是司南版必修2第三章第二節。本節是本章承上啟下的重要知識，學好這一節可以為學好本章應用部分以及萬有引力的應用作必要準備。教材先講向心力，后講向心加速度，回避了用矢量推導向心加速度這個難點，通過實例給出向心力概念，再通過探究性實驗給出向心力公式F=mrω2或 F=mv2/r，之后直接應用牛頓第二定律得出向心加速度的表達式a=rω2或a=v2/r，順理成章，便于學生接受。

學情分析

在前面的教學中，學生已經學習了勻速圓周運動。知道描述勻速圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、轉速等，并理解它們之間的關系。知道在傳動裝置中，共軸的輪子上各點的角速度相等；皮帶轉動（不打滑）中，凡和皮帶接觸的點，線速度的大小相等。這些都為本節課的學習奠定了基礎。但學生只是表面知道勻速圓周運動是一種變速運動，因為它的線速度方向時刻在變，更深一步來分析，為什么線速度的方向時刻在變？是什么力來改變物體的這種運動狀態，這個力有何特點？學生將帶著這些疑問來進入本節課的學習。

教學過程

一、引入新課

1、設置情景

教師做“水流星”實驗,并設下疑問：為什么盛水的杯子以一定的速度做圓周運動，水不從杯里灑出，甚至杯子在豎直面內運動到最高點時，杯口已經朝下，水也不會從杯里灑出來？

[在課堂上創設真實可見的物理情景，通過演示實驗的現象，使學生產生懸念，激發好奇心和探索欲望，培養學生把生活與物理聯系一起的習慣。]

2、復習提問

（1）什么是勻速圓周運動?

（2）“勻速”的含義是什么？

在上節課的基礎上，學生很快得出答案。教師引導學生分析：由于勻速圓周運動的速度方向時刻在變，所以勻速圓周運動是變速曲線運動。而力是改變物體運動狀態的原因。那么做勻速圓周運動的物體所受合外力一定不為零。那么物體所受的外力有何特點？加速度怎樣呢？指出：這兩個問題即是我們這節課要研究的問題，且通過這節課的學習大家即可自行解釋前面小實驗的因果。

[采用這樣的導入法是在復習舊知識的基礎上，提出將要進一步研究的問題，從而使學生對講授的新內容產生迫切求知的欲望，主動積極開展思維活動，進入新課的學習。同時能給學生一種知識的整體感。]

二、向心力

1、實驗探究“小球在光滑水平面做圓周運動”。

（1）、步驟

①一個小球，拴在繩的一端，繩的另一端固定于桌上，原來細繩處于松馳狀態

②用手輕擊小球，觀察繩繃直前后小球的運動情況。

（2）、借助課件引導學生討論、分析：

①繩繃緊前，小球做勻速直線運動，小球受到哪些力的作用？

②繩繃緊后，小球做勻速圓周運動，小球受到哪些力的作用？合外力是哪個力？這個力的方向有什么特點？這個力起什么作用？

（3）、通過討論得到：

①做圓周運動的物體始終受到一個指向圓心的力的作用，這個力叫向心力。

②向心力指向圓心，方向不斷變化。是變力。

③向心力的作用效果——只改變運動物體的速度方向，不改變速度大小。

[這實驗簡單易做，效果明顯，通過親身感受學生獲得了成功的樂趣。討論時教師應適時介入引導學生得出正確的結論。]

2、課件展示動畫：（1）圓錐擺（2）物體相對轉盤靜止，隨盤做勻速圓周運動（3）汽車轉彎（4）衛星繞地球運行

3、向心力的來源：通過對以上四個圓周運動實例的分析得出向心力的來源可以是某一個力（重力、彈力、摩擦力）或幾個力的合力，也可以是某個力的分力。

4、應用：學生嘗試解釋“水流星”的實驗現象。

[向心力的來源是學生在本章學習中的一個難點，用多媒體呈現直觀刺激材料，易引起學生注意，提高學習興趣。圓錐擺等現象中，物體都做圓周運動，具有運動方面的共性，由此啟發學生對這些物體的受力進行分析，尋找受力方面的共性，使學生經歷了分析、比較、歸納等思維過程，也體驗到了成功的喜悅。學生在未來的學習中可能將向心力當成獨立的一個力，教師此時應特別指出：受力分析時, 不能多出一個向心力。且①物體做勻速圓周運動時，向心力就是物體所受到的合外力。②物體做非勻速圓周運動時，向心力物體并非是所受到的合外力。]

三、向心力的大小

1、實驗探究：感受向心的大小

讓學生利用身邊的材料如鑰匙串、橡皮擦、筆、細繩等動手實驗并感受向心的大小。

（1）讓學生用細線聯結鑰匙串、橡皮擦、筆等，然后拉住繩的`一端，讓鑰匙串、橡皮擦、筆等盡量做勻速圓周運動，改變轉動的快慢、細線的長短多做幾次。

（2）引導學生猜想：向心力的大小可能與物體的質量、角速度、半徑有關。因此在探究向心力大小實驗中應采用控制變量法來研究這一問題。

[該小實驗在此做了改動，與課本上的不盡相同。做該實驗時學生的感受更直接，更易操作。提醒學生實驗時應使物體盡可能在水平面內做圓周運動，這樣繩的拉力近似等于向心力。]

課件展示：

2、實驗探究向心力大小

（1）實驗方法：控制變量法

（2）介紹向心力演示器的構造和使用方法。

（3）實驗過程

①質量不同的鋼球和鋁球，當它們運動的半徑r和角速度ω相同時，比較向心力的大小

②兩個質量相同的小球，保持運動半徑相同，觀察向心力與角速度之間的關系

③兩個質量相同的小球，保持小球運動的角速度相同，觀察向心力的大小與運動半徑之間的關系

（4）實驗記錄表格

實驗質量比值(m1:m2)半徑比值(r1:r2)角速度比值(ω1:ω2)向心力近似比值(F1:F2)123

（5）實驗結論：

①實驗表明物體做圓周運動所需向心力大小為：

F=mω2r（式中F表示向心力，m表示物體的質量，ω是物體做圓周運動的角速度，r是所做圓周運動的圓周半徑。）

②應用線速度和角速度的關系，上述公式可變形為：

F=mv2/r（式中v是做勻速圓周運動的線速度）

[對于控制變量法學生已有一定程度的認知，因此在學生的自主探究并提出猜想后通過演示實驗師生一起探究最后得出向心力大小的關系式。在介紹向心力演示器的構造和使用方法時教師可結合傳動裝置中，共軸的輪子上各點的角速度相等，皮帶傳動（不打滑）中，凡和皮帶接觸的點，線速度的大小相等這一知識點讓學生思考怎樣控制角速度不變。當學生明白這一問題后，教師的演示也可換成學生的演示。不然，臺上的忙得不亦樂乎，臺下的卻不知所以然，純看熱鬧。]

四、向心加速度：

⒈ 定義: 由向心力產生的加速度叫向心加速度。

2、物理意義: 它是表示速度方向變化快慢的物理量。

3、向心加速度的大小與方向

（1）引導學生利用牛頓第二定律推導出向心加速的表達式----a=ω2r.向心力的大小還可以用F=mν2/r來表達，同樣向心加速度也可表示為--a=ν2/r.（2）方向：與向心力的的方向一致。沿半徑指向圓心，方向不斷變化，所以勻速圓周運動是變加速運動。

4、動動腦：a=ω2r、a=ν2/r，a與r究竟是成正比呢，還是成反比？

指出：當w一定時，a∝r

當v一定時，a∝1/r5、課本例題：在航空競賽場里，由一系列路標塔指示飛機的飛行路徑。在飛機轉彎時，飛行員能承受的最大向心加速度大小約為6g(g為重力加速度)。設一飛機以150 m/s的速度飛行，當加速度為6g時，其路標塔轉彎半徑應該為多少?

六、小結[在小結中需給學生指出,向心力和向心加速度的公式雖然是從勻速圓周運動中推導出來的,但這些公式對變速圓周運動中求某點的向心力和向心加速度也適用.]

七、作業：P72 3、4、5小題

設計思路

向心力和向心加速度是高中物理的一個難點內容，學生對于向心力一直很難理解。為了突破重點，難點，本節課本節首先通過創設真實可見的物理情景，激發他們的求知欲，引起學習的興趣。然后學生親身進行實驗探究來感受向心力。當學生對向心力的概念有了一定的認識后，就進一步提出向心力的大小與哪些因素有關呢？再讓學生動手完成感受向心力大小的小實驗后做出猜想，然后借助了向心力演示器進行實驗，從而得出了向心力公式。接著運用牛頓第二定律，給出向心加速度的公式，讓學生明白勻速圓周運動的向心力和向心加速度的大小不變，但方向時刻在改變。

本教學設計和教學實施都落實了高中物理新課程的目標要求，體現了新課程的精神，采取“學生自主探究，教師啟發導學”的新教法，充分調動學生自主學習，讓學生自主探究，親身體會到科學探究的過程。通過實驗探究，讓學生人人參與，親身體驗探究過程，活躍學生思維，并在探究中突破教學難點。教師結合演示實驗，同時充分利用多媒體課輔助教學，使課堂的教學效果大大提高。這是一節科學的、操作性很強的教學設計案例。

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第四篇：向心加速度 向心力應用·教案

牛頓運動定律·向心加速度 向心力應用·教案

一、教學目標 1．物理知識方面：

(1)理解向心加速度表示速度方向變化快慢；(2)掌握向心加速度與半徑的關系；

(3)學會分析向心力的來源，并能初步應用公式計算。

2．通過推導向心加速度、實例分析培養學生的推理能力，以及分析問題的能力。

二、重點、難點分析 1．重點：向心力的來源。

2．難點：變速圓周運動中物體的受力、豎直面內的圓周運動最高點速度極值。演示實驗與理論推導相結合。

三、教具

1．轉臺、小物塊； 2．單擺；

3．一根細繩系著盛水的透明小桶； 4．一只透明的碗、小球(玻璃球或其它)。

四、主要教學過程(－)引入新課

復習提問1：上節課我們學習了勻速圓周運動以及向心力。當物體做勻速圓周運動時需要向心力，這個力的方向如何？大小如何計算？

提問2：物體做勻速圓周運動時，速度是否發生變化？ 引導學生回答：速度大小不變，方向變。思考：速度方向變化，是否存在加速度？(學生可能答存在，也可能遲疑。)引導學生分析：速度是矢量，速度方向變化仍是速度有變化，有變化就有加速度，這個加速度表示速度方向變化的快慢。

引入：那么，勻速圓周運動的加速度是怎樣產生的？它的大小和方向如何呢？下面我們就來討論這一問題。

(二)教學過程設計

啟發思考：物體運動時的加速度是如何產生的？根據是什么？

引導學生：由合外力產生，根據牛頓運動定律，力是改變物體運動狀態的原因，即力是產生加速度的原因。

再思考：那么，能否根據上節課的結論來推導加速度呢？(可由學生自己先推導)講評(師生共同完成)：牛頓運動定律既適用于直線運動，也適用于曲線運動。由牛頓第二定律：F合=ma 由向心力公式：F合=F向=mωr 2

提問：加速度的方向如何？

引導學生：與合外力方向一致，即指向圓心。講述：故名向心加速度。板書：向心加速度

1．向心加速度：表示速度方向變化的快慢。

分析：如圖1所示，F向⊥v物體在運動方向上不受力，因而在這個方向(即切線方向)上沒有加速度，速度大小不會改變。由牛頓第二定律，F合→a，合力提供向心力，向心力的作用只是改變速度的方向，不改變速度大小，由此產生的加速度方向指向圓心，表示速度方向變化的快慢。適用范圍說明：向心力和向心加速度的公式是從勻速圓周運動得出的，但也適用于一般的圓周運動。一般的圓周運動，速度的大小有變化，向心力和向心加速度的大小也隨著變化，利用公式求物體在圓周某一位置時的向心力和向心加速度的大小，必須用該點的速度瞬時值。

反饋練習(鞏固新知識)：

①從勻速圓周運動的向心加速度公式a=ωr得出，a與半徑r成正比，但從a=v/r又得出，a與半徑r成反比。那么，a與半徑r到底成正比還是反比？兩者是否相互矛盾？

②一列火車的質量為500t，拐彎時沿著圓弧形軌道前進，圓弧半徑為375m，通過彎道時的車速為54km/h，火車所需要的向心力是多大？產生的向心加速度是多大？

講解：

①在討論向心加速度與半徑的關系時，必須注意不同的條件。

②火車拐彎時的圓周運動無論是否勻速率，都可利用公式求出拐彎瞬時的向心力和加速度。注意單位換算，v=54km/h=15m/s。

向心加速度：a=v/r=15/375=0.6(m/s)向心力：F=mv/r=5×10×15/375=3×10(N)或F=ma=5×10×0.6=3×10(N)也可先求向心力，再根據F=ma求加速度。板書：2．向心力實例分析

例1 下列物體做勻速圓周運動時，向心力分別由什么力提供？ ①人造地球衛星繞地球運動時； ②電子繞原子核運動時；

③小球在光滑的水平桌面上運動；(如圖2)④小球在水平面內運動；(如圖3)⑤玻璃球沿碗(透明)的內壁在水平面內運動；(如圖4)(不計摩擦)演示： 552

52522

⑥使轉臺勻速轉動，轉臺上的物體也隨之做勻速圓周運動，轉臺與物體間沒有相對滑動。(如圖5)(學生觀察并分析，教師講評)①由萬有引力提供；④由重力、拉力的合力提供(如圖6)②由庫侖力提供；⑤由重力、支持力的合力提供(如圖7)；

③由重力、支持力、拉力的合力提供；⑥由靜摩擦力提供即合力(如圖8)；

小結：分析勻速圓周運動向心力的來源，在具體問題中首先要對物體進行受力分析，根據受力來加以確定，由合力提供，也可能彈力、摩擦力等中的某一種力提供。

例2 汽車拐彎時，可以看做是勻速圓周運動的一部分。如果此時你坐在車廂內并緊靠車壁，有何感覺？為什么？若未靠車壁又如何？

(學生對此有切身體會，由學生自己分析后再講評)講評：人隨車一起做圓周運動需要向心力。當人緊靠車壁時，感覺自己使勁擠壓車壁，車壁就給人一個反作用力，與座位給人的靜摩擦力合起來提供向心力；未靠車壁時，只能由座位給人的靜摩擦力提供向心力，當車速不大，所需向心力不大，靜摩擦力提供了向心力，人就有被向外甩的感覺；當車速較大，所需向心力就大，若靜摩擦力不足以提供所需的向心力時，人就會滑離座位。

演示：

當物體在豎直面內做圓周運動時，一般不是勻速圓周運動，速度大小也在變，這時物體所受合外力方向并不指向圓心，如圖10所示。將合外力分解為兩個合力：F1垂直速度方向指向圓心提供向心力，其作用是改變速度方向；F2平行速度方向，其作用是改變速度大小。對這種情況的討論和計算，僅限于最高點和最低點。

例3 演示“水流星”。

儀器：一根細繩系著盛水的杯子。

演示1：將杯子倒過來杯口朝下，水會在重力作用下灑到地上。以足夠大的速度使杯子在豎直面內做圓周運動。如圖11。

觀察：杯子到最高點杯口朝下，水不流出。問：為什么？試分析原因。(學生可討論)師生共同分析：以水為研究對象，水做圓周運動需要向心力，到最高點時速度為v，需要的向心2力方向豎直向下，大小為F=mv/r，v越大，需要的向心力就越大。水在最高點的受力如圖12，重力以及杯底對水的作用力方向指向圓心，提供向心力。

演示2：使v小，水到最高點灑出。

思考：當杯子運動到最高點時，為使杯中的水不灑出，此時的速度至少是多大？如何算出？ 引導學生分析：

受力：N、G

v小，所需向心力小，N小；當N減小到0，重力提供向心力，有

翻滾過山車、雜技節目中的飛車走壁等原理也在于此。(三)課堂小結

1．勻速圓周運動時，向心加速度表示速度方向變化的快慢。向心加速度大小不變，方向指向圓心，時刻在變化，所以不是勻變速運動。

2．向心力來源

五、說明

1．在勻速圓周運動中，速度v、加速度a，向心力F都是矢量，而三個量的特點都是大小不變方向變，這是學生容易忽視的問題，因此在設計教學時力圖突出這三個量的矢量性。

2．力與運動的關系是力學中的一個重要關系，教學中力圖分析好速度、加速度、向心力三者之間的關系，加深對這三個概念的理解，同時深化對牛頓定律的認識。

3．對于非勻速圓周運動，大綱要求分析受力及加速度，只限于分析豎直面內的最高點和最低點。但對于基礎較好的學生，介紹將合力分解在沿半徑方向和切線方向去分析，學生是能接受的，這樣的分析能使學生更透徹地理解力、速度、加速度三者之間的關系。教師可根據學生的情況靈活把握教學中的深淺度

第五篇：5.6 7向心力與向心加速度 教學設計

《向心力與向心加速度》教學設計

【設計思想】

向心力概念的建立有兩條途徑：一是先通過實驗建立向心力概念，歸納出向心力公式，再推出向心加速度；二是先通過理論推導導出向心加速度，再推出向心力。本節課目的是想通過先理論分析，得出向心力的存在，再通過實驗探究，用理論指導實踐。理論推導嚴謹，能訓練學生的推理能力，實驗方法講向心力，降低了難度，便于學生理解接受。這樣讓學生真正認識到向心力的存在及意義。

【教學目標】

一、知識與能力

1、知道向心力的定義和方向，通過實例認識向心力的作用效果及來源。

2、通過實驗理解向心力的大小與哪些因素有關，初步掌握向心力的公式并可以進行計算。

3、知道向心加速度及其公式，能運用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力及向心加速度。

4、經歷向心力和向心加速度的概念形成過程的體驗，大膽發表自己對有關問題的認識。

二、過程與方法

通過向心力理論分析到實驗探究，培養學生用理論指導實踐的素養和能力。

三、情感態度與價值觀

培養學生觀察生活，思考生活現象的能力，同時培養學生大膽分析及勇于探究的科學素養，以及尊重實驗、實踐的客觀唯物精神。

【教學重點】

向心力概念的建立及實驗探究向心力的大小是教學重點。

【教學難點】

向心力概念的建立及實驗探究向心的大小也是教學難點。通過簡單實例及分組實驗加強感知，突破難點。

【教具準備】

1、小球、細繩和光滑木板16套

2、小鏈球16對。

3、向心力演示器16臺。

4、課件。

【教學過程】

一、引入新課

欣賞視頻：我國選手趙宏博和申雪在06年冬奧會花樣滑冰比賽中，以精彩表演獲得金牌，為國爭光。視頻中申雪的運動可以近似看成什么運動？（學生回答：勻速圓周運動），其運動狀態時刻改變的原因是什么？（學生回答：受到合外力）有力就會產生（加速度）。這節課我們共同探究做勻速圓周運動的物體合外力及加速度的特點。

板書：向心力與向心加速度

二、學生實驗引出向心力的定義

引導學生分組利用手中的小球、細線、光滑水平木板，構建一個簡單的勻速圓周運動，讓學生對小球進行受力，得出勻速圓周運動物體所受合外力的特點：始終指向圓心，從而引出向心力的定義。

板書：向心力

1、向心力的定義：做勻速圓周運動的物體會受到一個始終指向圓心等效的力。

三、學生觀察得到向心力的方向

再引導學生觀察分析得到向心力的方向時刻在變化，是一個變力但始終指向圓心而且和速度方向垂直。

板書：向心力的方向：始終指向圓而且速度方向垂直

四、引導學生分析得到向心力的作用效果

因為向心力和速度方向始終垂直，所以向心力不做功，不改變速度的大小，只改變速度的方向，得到向心力的作用效果。

板書：向心力的作用效果：不改變速度的大小，只改變速度的方向。

五、通過三個典型題目引導學生分析向心力的來源

對物體受力分析，說明向心力的來源。

物體隨轉盤一起勻速圓周運動 物體隨滾筒一起勻速圓周運動

板書：向心力的來源：向心力可以由重力、彈力、摩擦力等某個力提供，也可以由它們的合力，或某個力的分力提供。

六、實驗探究：向心力的大小

提出問題：向心力的大小跟哪些因素有關？

（引導學生用兩個小鏈球實驗，憑感覺粗略體驗。學生經實驗、討論有了自己的看法后，自由發言。）

學生的猜想：向心力跟物體質量m、半徑r、角速度ω有關。

（若學生說到v，可引導學生由公式v=ωr得出ω和v有重復的部分）

進一步引導學生猜想它們的定量關系。學生可能猜想向心力與質量成正比，與半徑成正比，與角速度成正比。老師先不要作出判斷。

提問：實驗時能否讓三個量同時變。

學生：不行，應該保持其它量不變，使一個量變化即控制變量法。

實驗裝置：向心力演示器。

介紹構造：

講解工作原理：小球向外壓擋板，擋板對小球的反作用力指向轉軸，提供了小球做勻速圓周運動的向心力，兩力大小相等，同時小球壓擋板的力使擋板另一端壓縮套在軸上的彈簧，彈簧被壓縮的格數可以從標尺中讀出，即顯示了向心力大小。

演示操作：如何實現控制變量。

強調注意事項：

學生分組實驗得出：

①F向心力與質量的關系：ω、r一定，取兩球使mA=2mB觀察：(學生讀數)FA=2FB。

結論：向心力F∝m。

②F向心力與半徑的關系：m、ω一定，取兩球使rA=2rB觀察：(學生讀數)FA=2FB。

結論：向心力F∝r。

③F向心力與角速度的關系：m、r一定，使ωA=2ωB觀察：(學生讀數)FA=4FB。

結論：向心力F∝ω。

歸納：綜合上述實驗結果可知：物體做勻速圓周運動需要的向心力與物體的質量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。但不能由一個實驗、一個測量就得到一般結論，實際上要進行多次測量，同時選取更精密的儀器，大量實驗，但我們不可能一一去做。同學們剛才所做的實驗得出：m、r、ω越大，F越大；若將實驗稍加改進，如課本中所介紹的小實驗，加一彈簧秤測出F，可粗略得出結論。我們還可以設計很多實驗都能得出這一結論，說明這是一個帶有共性的結論。測出m、r、ω的值，可知向心力大小為：F=mrωr。

2板書：向心力：F向心力=mωr=mv/r

我們知道合外力必然產生加速度，向心力實際就是物體做勻速圓周運動的合外力，這個力產生的加速度是怎么樣的呢？

七、根據牛頓第二定律推導出向心加速度

板書：向心加速度

1、向心加速度大小：a=F向心力/m=ωr=v/ r=ωv

a=4πr/T=4πrf

提問：方向是怎么樣的？

板書：向心加速度的方向：與向心力同向，始終指向圓心

思考：勻速圓周運動是勻變速運動還是非勻變速運動？

學生：不是，因為加速度不恒定。方向時刻在改變。

板書：向心加速度的物理意義：描述速度方向變化快慢的物理量。

【及時鞏固】

長度為0．5m的輕繩一端系一質量為2kg的小球，另一端固定，小球繞固定點在光滑水平面上以4m/s的速度做勻速圓周運動，請計算小球做勻速圓周運動的向心力和向心加速度的大小？

【課堂小結】

1．知識內容：(見板書)

2．實驗方法：控制變量法。

3．物理思想：先猜想后探究，從定性到定量。