物理教案是高中物理教师课堂教学过程中的重要依据，那么有关向心力的教案要怎么做呢？以下是人见人爱的小编分享的《向心力》教学设计【8篇】，如果对您有一些参考与帮助，请分享给最好的朋友。
【设计思想】
向心力概念的建立有两条途径：一是先通过实验建立向心力概念，归纳出向心力公式，再推出向心加速度；二是先通过理论推导导出向心加速度，再推出向心力。本节课目的是想通过先理论分析，得出向心力的存在，再通过实验探究，用理论指导实践。理论推导严谨，能训练学生的推理能力，实验方法讲向心力，降低了难度，便于学生理解接受。这样让学生真正认识到向心力的存在及意义。
【教学目标】
一、知识与能力
1、知道向心力的定义和方向，通过实例认识向心力的作用效果及来源。
2、通过实验理解向心力的大小与哪些因素有关，初步掌握向心力的公式并可以进行计算。
3、知道向心加速度及其公式，能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力及向心加速度。
4、经历向心力和向心加速度的概念形成过程的体验，大胆发表自己对有关问题的认识。
二、过程与方法
通过向心力理论分析到实验探究，培养学生用理论指导实践的素养和能力。
三、情感态度与价值观
培养学生观察生活，思考生活现象的能力，同时培养学生大胆分析及勇于探究的科学素养，以及尊重实验、实践的客观唯物精神。
【教学重点】
向心力概念的建立及实验探究向心力的大小是教学重点。
【教学难点】
向心力概念的建立及实验探究向心的大小也是教学难点。通过简单实例及分组实验加强感知，突破难点。
【教具准备】
1、小球、细绳和光滑木板16套
2、小链球16对。
3、向心力演示器16台。
4、课件。
【教学过程】
一、引入新课
欣赏视频：我国选手赵宏博和申雪在XX年冬奥会花样滑冰比赛中，以精彩表演获得金牌，为国争光。视频中申雪的运动可以近似看成什么运动？（学生回答：匀速圆周运动），其运动状态时刻改变的原因是什么？（学生回答：受到合外力）有力就会产生（加速度）。这节课我们共同探究做匀速圆周运动的物体合外力及加速度的特点。
板书：向心力与向心加速度
二、学生实验引出向心力的定义
引导学生分组利用手中的小球、细线、光滑水平木板，构建一个简单的匀速圆周运动，让学生对小球进行受力，得出匀速圆周运动物体所受合外力的特点：始终指向圆心，从而引出向心力的定义。
板书：向心力
1、向心力的定义：做匀速圆周运动的物体会受到一个始终指向圆心等效的力。
三、学生观察得到向心力的方向
再引导学生观察分析得到向心力的方向时刻在变化，是一个变力但始终指向圆心而且和速度方向垂直。
板书：向心力的方向：始终指向圆而且速度方向垂直
四、引导学生分析得到向心力的作用效果
因为向心力和速度方向始终垂直，所以向心力不做功，不改变速度的大小，只改变速度的方向，得到向心力的作用效果。
板书：向心力的作用效果：不改变速度的大小，只改变速度的方向。
五、通过三个典型题目引导学生分析向心力的来源
对物体受力分析，说明向心力的来源。
物体随转盘一起匀速圆周运动 物体随滚筒一起匀速圆周运动
板书：向心力的来源：向心力可以由重力、弹力、摩擦力等某个力提供，也可以由它们的合力，或某个力的分力提供。
六、实验探究：向心力的大小
提出问题：向心力的大小跟哪些因素有关？
（引导学生用两个小链球实验，凭感觉粗略体验。学生经实验、讨论有了自己的看法后，自由发言。）
学生的猜想：向心力跟物体质量m、半径r、角速度ω有关。
（若学生说到v，可引导学生由公式v=ωr得出ω和v有重复的部分）
进一步引导学生猜想它们的定量关系。学生可能猜想向心力与质量成正比，与半径成正比，与角速度成正比。老师先不要作出判断。
提问：实验时能否让三个量同时变。
学生：不行，应该保持其它量不变，使一个量变化即控制变量法。
实验装置：向心力演示器。
介绍构造：
讲解工作原理：小球向外压挡板，挡板对小球的反作用力指向转轴，提供了小球做匀速圆周运动的向心力，两力大小相等，同时小球压挡板的力使挡板另一端压缩套在轴上的弹簧，弹簧被压缩的格数可以从标尺中读出，即显示了向心力大小。
演示操作：如何实现控制变量。
强调注意事项：
学生分组实验得出：
①f向心力与质量的关系：ω、r一定，取两球使ma=2mb观察：(学生读数)fa=2fb。
结论：向心力f∝m。
②f向心力与半径的关系：m、ω一定，取两球使ra=2rb观察：(学生读数)fa=2fb。
结论：向心力f∝r。
③f向心力与角速度的关系：m、r一定，使ωa=2ωb观察：(学生读数)fa=4fb。
结论：向心力f∝ω2。
归纳：综合上述实验结果可知：物体做匀速圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。但不能由一个实验、一个测量就得到一般结论，实际上要进行多次测量，同时选取更精密的仪器，大量实验，但我们不可能一一去做。同学们刚才所做的实验得出：m、r、ω越大，f越大；若将实验稍加改进，如课本中所介绍的小实验，加一弹簧秤测出f，可粗略得出结论。我们还可以设计很多实验都能得出这一结论，说明这是一个带有共性的结论。测出m、r、ω的值，可知向心力大小为：f=mrω2r。
板书：向心力：f向心力=mω2r=mv2/r
我们知道合外力必然产生加速度，向心力实际就是物体做匀速圆周运动的合外力，这个力产生的加速度是怎么样的呢？
七、根据牛顿第二定律推导出向心加速度
板书：向心加速度
1、向心加速度大小：a=f向心力/m=ω2r=v2/ r=ωv
a=4π2r/t2=4π2rf2
提问：方向是怎么样的？
板书：向心加速度的方向：与向心力同向，始终指向圆心
思考：匀速圆周运动是匀变速运动还是非匀变速运动？
学生：不是，因为加速度不恒定。方向时刻在改变。
板书：向心加速度的物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量。
【及时巩固】
长度为0.5m的轻绳一端系一质量为2kg的小球，另一端固定，小球绕固定点在光滑水平面上以4m/s的速度做匀速圆周运动，请计算小球做匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小？
【课堂小结】
1.知识内容：(见板书)
2.实验方法：控制变量法。
3.物理思想：先猜想后探究，从定性到定量。
教学目标
知识目标
1、知道什么是向心力，什么是向心加速度，理解匀速圆周运动的向心力和向心加速度大小不变，方向总是指向圆心。
2、知道匀速圆周运动的向心力和向心加速度的公式，会解答有关问题。
能力目标
培养学生探究物理问题的习惯，训练学生观察实验的能力和分析综合能力。
情感目标
培养学生对现象的观察、分析能力，会将所学知识应用到实际中去。
教学建议
教材分析
教材先讲向心力，后讲向心加速度，回避了用矢量推导向心加速度这个难点，通过实例给出向心力概念，再通过探究性实验给出向心力公式，之后直接应用牛顿第二定律得出向心加速度的表达式，顺理成章，便于学生接受。
教法建议
1、要通过对物体做圆周运动的实例进行分析入手，从中引导启发学生认识到：做圆周运动的物体都必须受到指向圆心的力的作用，由此引入向心力的概念。
2、对于向心力概念的认识和理解，应注意以下三点：
第一点是向心力只是根据力的方向指向圆心这一特点而命名的，或者说是根据力的作用效果来命名的，并不是根据力的性质命名的，所以不能把向心力看做是一种特殊性质的力。
第二点是物体做匀速圆周运动时，所需的向心力就是物体受到的合外力。
第三点是向心力的作用效果只是改变线速度的方向。
3、让学生充分讨论向心力大小，可能与哪些因素有关？并设计实验进行探究活动。
4、讲述向心加速度公式时，不仅要使学生认识到匀速圆周运动是向心加速度大小不变，向心加速度方向始终与线速度垂直并指向圆心的变速运动，在这里还应把“向心力改变速度方向”与在直线运动中“合外力改变速度大小”联系起来，使学生全面理解“力是改变物体运动状态的原因”的含义，再结合无论速度大小或方向改变，物体都具有加速度，使学生对“力是物体产生加速度的原因”有更进一步的理解。
教学设计方案
向心力、向心加速度
教学重点：向心力、向心加速度的概念及公式。
教学难点 ：向心力概念的引入
主要设计：
一、向心力：
（一）让学生讨论汽车急转弯时乘客的感觉。
（二)展示图片1.链球做圆周运动需要向心力。〔全日制普通高级中学教科书(试验修定本·必修）物理。第一册98页〕
（三）演示实验：做圆周运动的小球受到绳的拉力作用。
（四)让学生讨论，猜测向心力大小可能与哪些因素有关？如何探究？引导学生用“控制变量法”进行探索性实验。(用向心力演示器实验）
演示1：半径r和角速度 一定时，向心力 与质量m的关系。
演示2：质量m和角速度 一定时，向心力 与半径r的关系。
演示3：质量m和半径r一定时，向心力 与角速度 的关系。
给出 进而得在 。
（五）讨论向心力与半径的关系：
向心力究竟与半径成正比还是反比？提醒学生注意数学中的正比例函数 中的k应为常数。因此，若m、 为常数 据 知 与r成正比；若m、v为常数，据 可知 与r成反比，若无特殊条件，不能说向心力 与半径r成正比还是成反比。
二、向心加速度：
（一）根据牛顿第二定律
得：
（二）讨论匀速圆周运动中各个物理量是否为恒量：
v T f
探究活动
感受向心力
在一根结实的细绳的一端拴一个橡皮塞或其他小物体，抡动细绳，使小物体做圆周运动（如图）。依次改变转动的角速度、半径和小物体的质量。
体验一下手拉细绳的力（使小球运动的向心力），在下述几种情况下，大小有什么不同：使橡皮塞的角速度 增大或减小，向心力是变大，还是变小；改变半径r尽量使角速度保持不变，向心力怎样变化；换个橡皮塞，即改变橡皮塞的质量m，而保持半径r和角速度 不变，向心力又怎样变化。
做这个实验的时候，要注意不要让做圆周运动的橡皮塞甩出去，碰到人或其他物体。
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。
本节首先通过日常生活经验和观察中的两个实例，提出问题，加上老师的即时演示实验，其现象更加深学生心中的疑惑，激发他们求知探索的欲望，更易引起学习的兴趣。然后学生亲身进行实验探究来感受向心力。当学生对向心力的概念有了一定的认识后，就进一步提出向心力的大小与哪些因素有关呢？可以先让学生根据前述实验做出猜想，然后再让学生设计实验对猜想进行验证，教师可以按照教材的设计指导学生完成，进一步强化学生对向心力的感性认识。教师还借助了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。接着运用牛顿第二定律，给出向心加速度的公式，让学生明白匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小不变，但方向时刻在改变。最后把课本35页的“讨论与交流”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。
本节课的教学重点和难点是学生如何建立向心力的概念，而突破这一点的办法是让学生进行探究实验，让学生亲身感受，获得感性认识。由于本节课学生实验探究活动比较多，教学中老师需根据学生的实际能力去引导学生进行实验，必要时做出指导。实验中提倡学生敢于动手，严谨、细致、耐心的进行实验，观察实验现象并能分析，小组之间讨论与交流，归纳结论。本节课以实验探究为主线，以问题和小组交流贯穿课堂的始终，把传授知识、培养能力和学生情感有机的结合起来。
四、教学目标及教学重点、难点
教
学
目
标
知识与技能
1.理解向心力的概念。
2.知道向心力大小与哪些因素有关，理解公式的含义。
3.理解向心加速度的概念，结合牛顿第二定律得出向心加速度的公式。
过程与方法
1.通过实验，体验和感受做匀速圆周运动的物体需要向心力。
2.先猜想影响向心力大小的因素，再进行实验探究。
3.通过演示实验，验证匀速圆周运动的向心力公式，结合牛顿第二定律得出向心加速度的公式。
情感态度与价值观
1.通过亲身的探究活动，使学生获得成功的乐趣，培养学生参与物理活动的兴趣。
2.培养学生对科学的求知欲，乐于参与观察，敢于实验，体会实验在探索物理规律中的作用和方法。
3.培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态度，养成严谨、细致、耐心的实验修养。
教学重点
1.理解向心力的概念。
2.学生实验探究：感受向心力和影响向心力大小的因素。
教学难点
理解向心力的概念。
五、教法学法
学生实验探究，教师演示实验相结合；学生思考、猜想、讨论，教师提问、讲解相结合。
六、教学用具和课时安排
质量不同的小物体（钢球、木球）、小绳、圆珠笔杆、向心力演示器、圆环轨道、cai课件、多媒体投影设备。
课时安排1课时。
七、教学流程图
八、教学过程
教学
环节
教学内容及教师组积活动
学生主体活动
设计意图及说明
情景
设疑
引入
新课
1.同学们跑步转弯时，身体会自然的怎么样？（例如4*100米接力赛）
2.在湿滑的水泥路上转弯时，无论是骑自行车还是驾车，必须怎么办？
3.教师演示：把小球在不同的高度沿着斜面轨道滚下时，观察通过圆环运动的情况。（例如娱乐场所里玩“过山车”游戏）你知道其中的奥秘吗？物体做圆周运动的条件是什么？这就是我们这一节课要探究的问题了。
1.由于学生对前面的两个问题有很丰富的日常经验，会大胆发言。
2.观察实验现象，对现象和老师提出的问题进行思考，产生悬念。
从日常生活情景中构建物理情景，以培养学生把生活与物理联系一起的习惯，特别是演示实验的现象，使学生产生悬念，激发好奇心和探索欲望。
实
验
与
探
究
教师指导学生做课本实验，提出问题：1.你牵绳的手有什么感觉？2.如果增大或减小小球的线速度，手的感觉有何变化？3.如果松手，将会发生什么现象？4.小球匀速圆周运动受到哪些力的作用？合外力是哪个？这个力起什么作用？
学生亲身进行实验探究，然后小组讨论交流，归纳结论，回答老师的提问。
这实验简单易做，效果明显，学生通过亲身感受使学生获得成功的乐趣，实际教学效果表明学生乐于参与观察，敢于实验。
引
出
向
心
力
概
念
1.承上启下，引出向心力的概念：维持物体做匀速圆周运动需要一个指向圆心的力的作用，这个力就叫向心力。
2.配合演示动画片。
3.教师强调：使物体做匀速圆周运动的向心力只是合外力，并不是真正受到的力；向心力的作用只是改变速度的方向，不改变速度的大小。（举例对比：f与v同一直线时，f对v的作用）
引导学生回答物体做匀速圆周运动的条件。
学生观察、思考、回答、理解、记录。
向心力的概念是本课的难点，加上新教材没有明确向心力的概念，教师应深入浅出地做出理论分析，使学生容易接受。
猜
想
与
假
设
1.教师提出问题：向心力的大小与哪些因素有关？
2.引导学生设计实验并对猜想进行验证。
学生根据前面的实验作出猜想，一般学生都会各抒己见，大胆发表自己的猜想。最后师生共同讨论，得出实验探究的方案。
学生经历了“提出问题→猜想与假设→设计实验→实验探究→分析与论证→交流与合作→得出结论”等一系列过程，亲身体会到科学探究的过程
实
验
与
探
究
教师演示动画片，让学生知道怎样使用器材探究。同时明确：细绳的拉力提供圆周运动所需的向心力。注意用牵细绳的手的感觉来判断向心力的大小。教师强调实验时要注意安全。
用先前准备的空心圆珠笔杆和实验室配备的带小绳的铁球、木球。
学生按照先前设计的方案进行实验与探究，对猜想进行验证。实验后小组内互相交流感受，进行分析、讨论、总结结论：（1）当m、相同时，r越大f越大。（2）当m、r相同时，越大f越大。（3）当、r相同时，m越大f越大。
培养学生养成严谨、细致、耐心的实验修养。
演
示
实
验
教师先介绍向心力演示器的结构和使用方法，然后进行如下操作如下：
（1）用质量比为2：1的钢球和铝球，使他们运动的半径r和相同，观察得到露出的红白相间方格数比值为2：1，即两个球所受向心力的比值也为2：1，因此f与m成正比。
（2）当m、相同时，半径比为2：1，向心力的比值也为2：1，因此f与r成正比。（3）当m、r相同时，比值为2：1，向心力的比值为4；1，因此f与2成正比。
教师由此验证向心力大小的公式：f＝mr2
学生观察、思考、分析，然后根据推导向心力的另一表达式。
培养学生事实求是、尊重客观规律的科学态度，让学生体会到实验在探索物理规律中的作用和方法。
引出
向心
加速
度的
概念
做圆周运动的物体，在向心力f的作用下必然要产生一个加速度，根据牛顿第二定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，所以称为向心加速度。（对比：直线运动中的加速度与向心加速度的区别。）
学生结合牛顿第二定律得到：
让学生明白匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小不变，但方向时刻在改变。所以匀速圆周运动又是一种变速运动。
实
验
与
探
究
看课本35页的“讨论与交流”，引导学生从公式和转换成公式f＝mr2和进行探究：同一物体做匀速圆周运动时，当半径比较大时，向心力比较大还是比较小？教师引导学生探究实验，如图示：
其中小球分别到绳结a、b的距离比为2：1。引导学生手握绳子，使小球在水平方向做匀速圆周运动，请另一位学生帮助：看着手表，每秒钟喊2次口令。
操作一：手握绳结a，手握绳子，使小球每2次口令运动1周，即每秒1周。
操作二：改为手握绳结b，仍使小球每秒运动1周。
操作三：又改为手握绳结a，但使小球每秒钟运动2周。
以上3次实验学生注意体会绳子拉力的大小。
师生共同归纳：操作一与操作二m、相同，但r越大f就越大。操作二与操作三m、v相同，但r越小反而f就越大。
学生对课本35页的“讨论与交流”往往有点迷糊，难以理解。现在能通过实验亲身感受，定性分析，学生才确信真理，这比理论分析更有说服力。
举一反三，即从公式看，当一定时，a与r成正比；从公式看，当v一定时，a与r成反比。
总结与
作业
1.对本节课内容进行小结。
2.作业：练习课本37页习题1、2
学生知识回顾
巩固所学的知识
检测所学的知识
九、教学反思
上完这节课后，从整个课堂活动中看，学生很喜欢老师多举一些生活的实例，能大胆发言。比如教师情景设疑导入新课，强烈的激发学生好奇心和探索欲望，课堂气氛非常好；教师叫学生猜想时，他们都很活跃，各抒己见。在课堂中，学生实验探究活动比较多，但他们的积极性很高，每个学生都在“玩”那个带绳子的小球。就这样，这节课就在学生的探究性活动中结束了，学生通过亲自动手，亲身感受，在这“玩”当中获得了成功的愉悦，这种充分发挥学生的主体地位和以学生为主的探究实验课，比老师讲和做好得多，达到了事半功倍的效果！
本节课的难点是如何建立向心力的概念，特别是让学生理解向心力并不是物体真正受到的力，这一点比较抽象，教师应注意把握语言的简练，深入浅出的加以说明。由于整堂课探究实验较多，要注意控制好时间，如果时间确实不够，可以课堂练习一些题目，把最后的探究实验留在课后“做一做”。
十、课后点评
本--和教学实施都落实了高中物理新课程的目标要求，体现了新课程的精神，采取“学生自主探究，教师启发导学”的新教法，充分调动学生自主学习，让学生自主探究。本-（）-让学生经历了“提出问题→猜想与假设→设计实验→实验探究→分析与论证→交流与合作→得出结论”等一系列过程，亲身体会到科学探究的过程。通过实验探究，让学生人人参与，亲身体验探究过程，活跃学生思维，并在探究中突破教学难点。教师结合演示实验，同时充分利用“多媒体课堂辅助教学资料库”的教学课件，使课堂的教学效果大大提高。这是一节科学的、操作性很强的--案例。
学习目标：
（1）理解向心力的概念，通过实例认识向心力的作用及向心力的来源。
（2）通过实验理解向心力大小与哪些因素有关系，能运用向心力公式进行计算。
（3）知道向心加速度及其公式，能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度。
实验探究：向心力的大小与哪些因素有关？
猜想：_____________________________________________。
实验方法：控制变量法
实验器材：向心力演示器
实验步骤：
1.探究向心力f与质量m的关系
r、ω相同，长短槽上小球质量比为1比2。
在r、ω一定时，f向与m成_______比。
长槽端标尺露出
格数（向心力）
短槽端标尺露出
格数（向心力）
1
2
3
向心力之比为
2.探究向心力f与半径r的关系
m、ω相同，长短槽上小球半径比为2比1。
在m、ω一定时，f向与r成_______比。
长槽端标尺露出
格数（向心力）
短槽端标尺露出
格数（向心力）
2
4
6
向心力之比为
3.探究向心力f与角速度ω的关系
m、r相同，长短槽上小球角速度比为1比2。
在m、r一定时，f向与ω____________比。
长槽端标尺露出
格数（向心力）
短槽端标尺露出
格数（向心力）
1
2
向心力之比为
巩固1：
对物体受力分析，说明向心力的来源。
物体随转盘一起匀速圆周运动 物体随滚筒一起匀速圆周运动
巩固2：
长度为0.5m的轻绳一端系一质量为2kg的小球，另一端固定，小球绕固定点在光滑水平面上以4m/s的速度做匀速圆周运动，请计算小球做匀速圆周运动的向心力和向心加速度的大小？
当堂检测：
1、下列关于向心力的说法正确的是（ ）
a、向心力是物体做匀速圆周运动时产生的一个特殊性质的力
b、做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的
c、向心力不改变物体的速度
d、做匀速圆周运动的物体，合外力提供向心力
2、关于向心加速度说法正确的是（ ）
a、它是描述物体运动快慢的物理量
b、它是描述向心力变化快慢的物理量
c、它是描述速度方向变化快慢的物理量
d、它是描述速度大小变化快慢的物理量
3、向心力、向心加速度和半径的关系说法正确的有（ ）
a、由公式f=mω2r可知在m和ω一定的情况下，向心力和半径成正比
b、由公式f=mv2/r可知向心力和半径成反比
c、由公式a=ω2r可知向心加速度和半径成正比
d、由公式a=v2/r可知向心加速度和半径成反比
一、教材分析
本节内容是高中物理教材第五章匀速圆周运动中的一节，在此之前，学生已经学习过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量。本节是本章的重点，学好这一节可以为学好本章应用部分以及万有引力知识作必要准备。
二、教学目标
1.知识目标：理解什么是向心力，什么是向心加速度。能运用向心力和向心加速度的公式解答有关问题。
2.能力目标：懂得用控制变量法研究物理问题，培养学生的实验能力、分析能力、解决实际问题的能力。
3.情感目标：学习科学研究方法和科学研究态度。
三、教学重点与难点
1.重点：向心力大小与m、r、ω的关系
2.难点：①理解向心力的概念②理解公式a=rw 2 和a=v 2 /r
四、教学方法：
由于学生刚刚步入高中，对高中物理学习还缺乏方法，习惯于硬套公式，而本节内容涉及公式较多，会给学生带来较大的困难，所以需要教师引导学生主动探究，自己归纳结论，理解记忆公式，从而达到能灵活运用的目的。
因此本课采用引导探究式教学法，该教学法以解决问题为中心，注重学生的独立钻研，着眼于创造思维的培养，充分发挥学生的主动性。其主要程序是：提出问题→科学猜想→设计实验→探索研究→得出结论→指导实践。它不仅重视知识的获得，而且更重视学生获取知识的过程及方法，更加突出了学生的主动学习。学生活动约占课时的 1/2，课堂气氛将比较活跃，能真正体现以教为主导，以学为主体的教学思想。
五、教学用具
1.多媒体、录象短片、课件
2.学生分组实验器材：弹簧秤，绳子，小球(若干个)，圆珠笔杆套
六、教学过程
(一)向心力概念：
复习上节内容，播放几个匀速圆周运动实例的录象短片，引导学生逐一进行受力分析，让学生发现，做匀速圆周运动的物体受到的合力总是指向轨迹圆心，从而得出向心力的概念，理解向心力是做匀速圆周运动物体所受的合力，是按效果命名的，并理解它的方向和作用。
(二)向心力大小与哪些因素有关
1.展示情景，提出问题
首先播放小孩拿着带绳子的玩具抡圈圈的画面和赛车因速度过大而脱离轨道的片段，创设情景，让学生感受到物体做匀速圆周运动需要一定的向心力，否则物体将脱离圆轨道。然后设问：质量为 m的物体以角速度ω做半径为r的匀速周运动时，究竟需要多大的向心力？引出探究向心力大小这一研究课题。
2.思维发散，科学猜想
鼓励学生大胆猜测：假如你是历史上第一个研究向心力大小的人，猜猜看向心力可能与哪些因素有关？并指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用的思想方法。
教学目标： 一、知识目标： 1、理解向心加速度和向心力的概念 2、知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。 3、掌握向心力与向心加速度之间的关系。 二、能力目标： 1、学会用运动和力的关系分析分题 2、理解向心力和向心加速度公式的确切含义，并能用来进行计算。 三、德育目标： 通过a与r及 、v之间的关系，使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。 教学重点： 1、理解向心力和向心加速的概念。 2、知道向心力大小 ，向心加速的大小 ，并能用来进行计算。 教学难点： 匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变，方向在时刻改变。 教学方法： 实验法、讲授法、归纳法、推理法 教学用具： 投影仪、投影片、多媒体、cai课件、向心力演示器、钢球、木球、细绳 教学步骤： 一、引入新课 1：复习提问（用投影片出示思考题） （1）什么是匀速圆周运动 （2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？ （3）上述物理量间有什么关系？ 2、引入：由于匀速云的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？加速度又如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。 二、新课教学 （一）用投影片出示本节课的学习目标： 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、了解向心力的来源 （二）学习目标完成过程 1：向心力的概念及其方向 （1）在光滑水平桌面上，做演示实验 a：一个小球，拴住绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态 b：用手轻击小球，小球做匀速直线运动 c：当绳绷直时，小球做匀速圆周运动 （2）用cai课件，模拟上述实验过程 （3）引导学生讨论、分析： a：绳绷紧前，小球为什么做匀速圆周运动？ b：绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？ （4）通过讨论得到： a：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。 b：向心力指向圆心，方向不断变化。 c：向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。 2、向心力的大小 （1）体验向心的大小 a：每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个，让学生拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次。 b：引导学生猜想：向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。 c：过渡：刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关，那么，我们的猜想是否正确呢？下边我们通过实验来检验一下。 （2）a：用实物投影仪，投影向心力演示器。 b：介绍向心力演示的构造和使用方法 构造：（略） 主要介绍各部分的名称 使用方法：匀速转动手柄1，可以使塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆的作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等方格可显示出两个球所受向心力的比值。 （3）操作方法： a：用质量不同的钢球和铝球，使他们运动的半径r和角速度 相同 观察得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力也越大。 b：用两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系 c：仍用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。 （4）总结得到：向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度 都有关系，且给出公式：f＝mr 2（说明该公式的得到方法，空气变量法、定量测数据） （5）学生据 推导向心力的另一表达式 3、向心加速度 （1）做圆周运动的物体，在向心力f的作用下必然要产生一个加速度，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。 （2）结合牛顿运动定律推导得到 4、说明的几个问题： （1）由于a向的方向时刻在变，所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。 （2）做匀速圆周运动的物体，向心力是一个效果力，方向总指向圆心，是一个变力。 （3）做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。 三、巩固训练 1：向心加速度只改变速度的 ，而不改变速度的 。 2、一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速度为原来的2倍时，它的线速度、向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当角速度变为原来的2倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍 3、（1）用cai课件展示思考与讨论中的物理情景 （2）分析木块受几个力的作用？各是什么性质的力？ （3）木块所受的向心力是由什么提供的？ 四、小结 1：什么是向心力和向心加速度？它们的大小和方向有什么特点？ 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、匀速圆周运动是一种什么性质的运动？ 五、作业 课后练习三六、板书设计
本节课的重点是理解向心力，在前面学生已经学习过向心加速度的方向和表达式，本节课只讲匀速圆周运动的向心力，根据向心加速度的定义和牛顿第二定律可以很轻松的得出向心力的概念：做匀速圆周运动的物理所受的合力一定指向圆心，这个指向圆心的合力称为匀速圆周运动的向心力；对于向心力的表达式可以直接由牛顿第二定律得出 。
所以本节的重心是放在向心力的来源，向心力的来源知识是上面所提内容的综合应用，向心力是一个不易理解、比较抽象的概念，是按力的作用效果命名的，与上学期学的`重力、弹力不一样，为了让学生更容易接受和理解这个概念，要通过大量的实例和亲身体验。
我在课堂上先是让学生动手做些小实验，比如我给每个小组发一根绳子，然后让他们找橡皮擦或钥匙扣绑在绳上，一端用手拉着绳子让小物体在桌面上做匀速圆周运动，感受手收到的拉力，然后改变转动的快慢和绳子的长短，对比手在不同情况下受到的拉力大小，再松开手。观察看到的现象。在学生亲自体会的基础上，老师再通过在黑板上作图对物体进行受力分析，讨论向心力的来源，然后在黑板上给我多种做匀速圆周运动的情景，比如转动的圆盘上的物体、在圆筒内壁的物体随圆筒一起匀速转动……。，让学生分组讨论向心力的来源。
最后通过圆锥摆验证向心力的表达式，渗透涉及向心力的具体计算的方法。
【设计思想】
教育以人为本，学生是学习的主体，在课堂教学中应该让学生带着自己的问题去探究以体现学生的主体性。
【教材分析】
本节课是从动力学的角度研究匀速圆周运动的，这部分知识是本章的重点和难点，也是学好圆周运动的关键点，学好这部分知识，可以为后面的天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动打好基础。
教材的编排思路很清晰，先是从身边的事例出发，让学生体验到做圆周运动的物体需要有一个指向圆心的力，从而引出向心力的概念。由于上一节中，已经从一般性的结论入手，利用矢量运算，在普遍情况下得出做匀速圆周运动的物体的加速度方向指向圆心的结论，进一步得到了向心加速度的大小。于是根据牛顿第二定律，就可以得到做匀速圆周运动的物体受到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向。
接着，教材为了让学生对向心力有一个感性的认识，设计了“实验”栏目──“用圆锥摆验证向心力的表达式。实际上，这个实验除了要验证向心力表达式之外，另外一个目的就是可以让学生体验到“向心力不是一个新的力，而是一个效果力”，也即让学生初步学会分析向心力的来源。
与过去不同的是，本节中又讨论了变速圆周运动和一般的曲线运动。这样安排的目的是从生活实际出发，在更广阔的背景下让学生认识到什么情况下物体将做匀速圆周运动，什么情况下会做变速圆周运动。以及知道如何处理一般曲线运动的方法。
【学情分析】
（1）思维基础
根据新课程教学理念，从高一第一学期开始，在课堂教学过程中教师一直重视“过程与方法”的教学，学生已经初步有了探究事物的一般方法，即“是什么？──怎么样？──为什么？”的思维方法。因此，本设计中就通过创设问题情景，激励学生自己提出想要研究的问题。
（2）心理特点
依据20世纪最著名的发展心理学家皮亚杰的理论可知高一学生的认知发展过程是由具体运算阶段向形式运算阶段过渡，也是由直观认识向逻辑推理、实验推理过渡阶段，因此在教学中，要遵循从感性到理性的认识规律，本节课抓住学生的心理特点进行--。
（3）已有知识
通过前一节《向心加速度》的学习，学生已经知道了向心加速度的方向指向圆心，它描述了物体速度方向变化的快慢。于是根据牛顿第二定律可知，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的力。因此将向心加速度的表达式代入牛顿第二定律即可得到向心力的表达式。
但由于错误的经验或者说是思维定势，学生往往认为向心力是一种新的力，因此“向心力不是一种新的力，而是根据作用效果命名的力”（即向心力的来源）对学生来说，将是个难点。
【教学目标】
1.知识与技能
（1）知道什么是向心力，理解它是一种效果力。
（2）理解向心力公式的确切含义，并能用来进行简单的计算。
（3）知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，知道合外力的作用效果。
2.过程与方法
（1）通过对向心力概念的探究体验，让学生理解其概念。并掌握处理问题的一般方法：提出问题，分析问题，解决问题。
（2）在验证向心力的表达式的过程中，体会控制变量法在解决问题中的作用。
（3）经历从匀速圆周运动到变速圆周运动再到一般曲线运动的研究过程，让学生领会解决问题从特殊到一般的思维方法。并学会用运动和力的观点分析、解决问题。
3.情感态度与价值观
（1）经历从自己提出问题到自己解决问题的过程，培养学生的问题意识及思维能力。
（2）经历从特殊到一般的研究过程，培养学生分析问题、解决问题的能力。
（3）实例、实验紧密联系生活，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在身边，调动学生学习的积极性，培养学生的学习兴趣。
【重点难点】
1.教学重点
（1）理解向心力的概念和公式的建立。
（2）理解向心力的公式，并能用来进行计算。
（3）理解向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2.教学难点
（1）向心力的来源。
（2）理解向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。
【教学策略与手段】
本节课设计成了探究性学习课，即在教师创设情景，让学生自己提出想要知道的问题，在教师的引导下，通过全班同学的讨论，自评和互评来不断完善。教师在教学中通过具体的实例、实验，激发学生的求知欲望，让学生主动参与到探究的过程，成为学习的主体，积极主动地获取知识和能力。
一、难点的突破
“向心力不是一种新的力，而是根据作用效果命名的力”和“向心力和切向力的作用效果和特点”对学生来说都将是难点。因此在匀速圆周运动的例子中，必须让学生对物体进行受力分析，并让学生判断合力的作用效果是什么、产生了怎样的加速度，目的是让学生体验向心力的来源。在变速圆周运动中，让学生对物体进行受力分析，说明各个力产生怎样的加速度，从而进一步得到向心力和切向力的作用效果。
二、对教材中两个地方的处理
1.由于课本中用来粗略验证向心力表达式的圆锥摆运动在课堂中很难实现让学生测量，所以本设计中安排了先用向心力演示仪去验证向心力的表达式，然后在让学生分析游乐园中转椅的运动和受力情况后，通过让学生体验在实验室里粗略测量圆锥摆模型运动中的向心力大小以落实它的向心力来源，并向学生说明我们可以用圆锥摆粗略验证向心力表达式。
2.为说明做变速圆周运动的物体，它受到的力并不是通过圆心时，课本上是通过实例链球运动和学生自己让小沙袋做变速圆周运动的体验来说明。这里本人认为直接这样让学生体验并得到上述结论难度不小，所以本设计中先让学生通过对游乐园中过山车做变速圆周运动进行受力分析，从而得到──物体在什么情况下做变速圆周运动，然后让学生观察并分析链球运动和体验让小球做变速圆周运动时的受力情况，从而降低了难度。
三、本节课的教学流程设计为
1.向心力概念的引出。
2.引导学生提出自己想要研究的问题。
3.鼓励学生先共同解决自己提出的一部分问题。
4.用实验验证理论──用向心力演示仪验证向心力表达式。
5.从游乐园里转椅出发落实：①分析圆锥摆中向心力的来源；②用圆锥摆模型可以粗略去验证向心力表达式。
6.由游乐园中的过山车模型和运动员的链球运动落实：物体做匀速圆周运动和变速圆周运动的条件及向心力和切向力的作用效果和特点。
7.让学生知道研究一般曲线运动的方法。
8.课堂小结。
在教学手段上，充分使用ppt、视频、演示实验、身边的圆周运动，以增强教学的生动性和形象性，活跃课堂气氛，从而充分调动学生学习的积极性，落实教学目标。
【课前准备】
1.实验仪器：带细绳的小钢球（两人一个）。
2.动画及视频：地球绕太阳运动、圆锥摆（动画），双人花样滑冰，游乐园中的转椅和过山车、链球运动的视频及图片。
3.制作ppt。
【教学过程】
一、向心力概念的引出
师：我们先看几个做圆周运动的例子，思考这样一个问题：这些做圆周运动的物体为什么不会飞出去，而是老老实实地绕着一个中心点做圆周运动？
大家也可以自己动手制作一个圆周运动（事先给学生发了个带细绳的小球）
生：受到了拉力的作用，
[学生活动]：对以上做圆周运动的物体受力分析
师：这些力的指向有什么特点呢？
生：指向圆心。
师：我们把这样的力叫做向心力。
板书 向心力：做圆周运动的物体所需的指向圆心的力，符号：fn
二、引导学生提出自己要研究的问题
师：这节我们就来研究向心力。接下来我想把课堂交给在座的各位同学。关于向心力，你想知道什么，想研究什么，就以问题的形式提出来，我们一起解决。大家先考虑两分钟。同桌、前后排的同学也可以相互讨论下。
[学生活动]：
生1：向心力的方向与向心加速度的方向是否相同？
生2：向心力的大小跟什么有关？与ω、ν之间什么关系？
生3：向心力的大小怎么测量计算？
生4：向心力有什么特点？
生5：向心力的作用效果是怎样的？
生6：向心力是不是合力？
生7：向心力的来源？
生8：向心力的施力物体是什么？
生9：圆周运动的半径为何不变？
生10：向心力与向心加速度的关系如何？
（师将这些问题一一写道黑板上）
三、鼓励学生先共同解决一部分问题
师：有问题我们一起解决，大家思考下这些问题，看看你能不能帮别人解决这些问题。
以下是课堂实录：
生1（男）：老师我回答第一个问题，我觉得向心加速度方向与向心力的方向相同，因为根据牛顿第二定律，得到加速度的方向与力的方向是一致的。
师：大家都同意他的看法吗？
生2（女）：我不同意，因为牛顿第二定律是在直线运动中的，这里是曲线运动，情况不一样，所以不能用牛顿第二定律得出来。
生3（女）：我认为他是对的。因为牛顿第二定律是说物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。也没说在曲线运动中不成立，所以是对的。
（师引导学生通过受力分析，并由上节课学习的在圆周运动中某点的向心加速度方向指向圆心，从而总结得到牛顿第二定律在曲线运动中仍成立。）
生4：根据牛二律可以得到
四、用实验验证理论──用向心力演示仪验证向心力表达式
师：刚才我们已经得到了向心力的表达式。理论的正确与否我们必须要用实践去证明。
引导学生说出怎么去验证──利用控制变量法。
介绍向心力演示仪原理，请一位学生自己来演示给全班同学看。
引导学生由多次实验现象可以得到：
半径r、角速度ω一定，与质量m成正比
质量m、角速度ω一定，与半径r成正比；
质量m、半径r一定，与角速度ω的平方成正比；
到此为止，以上学生提出的很多问题都得到了解决
（师将这些解决掉的问题一一画勾）
五、从游乐园里转椅出发落实：①分析圆锥摆中向心力的来源②用圆锥摆实验可以粗略去验证向心力表达式
1.圆周摆
（1）游乐园图片及视频材料
（2）学生动手让小球做圆锥摆运动
（3）建立物理模型（如图所示）
思考与讨论：
①如图所示，做匀速圆周运动的小球受到哪些力的作用？合力产生了怎样的加速度？
②能否在实验室里粗略计算此匀速圆周运动中的向心力大小？
分析：
①这里的受力分析结合前面落实：向心力不是一种新的力，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是这些性质力的合力，也可以是这些性质力的一个分力。
②在“实验室里如何计算向心力的大小”这里，引导学生可以设计两种方法去测。
师：我们课本上就是利用圆锥摆中可以有两种方法测向心力来粗略验证向心力的表达式的，同学们课后有兴趣完全可以自己去做一下。
六、由游乐园中的过山车模型和运动员的链球运动落实：物体做匀速圆周运动和变速圆周运动的条件及向心力和切向力的作用效果和特点
1、看过山车视频并对右图中的情况进行受力分析，说明各个力产生了怎样的加速度，并进一步引导向心力的来源。
分析图1落实：
①向心力和切向力的作用效果。
②什么情况下物体做匀速圆周运动，什么情况下做变速圆周运动。
师：哪个力提供向心力？
有向心力就向心加速度，上节课我们学习的向心力可以改变什么？
引导得到向心力的作用效果：只改变速度的方向。
师：切线方向上的重力会对物产生怎么样的影响？
引导学生得到切向力改变了速度的大小。
2、总结什么情况下，物体做匀速圆周运动，什么情况是做变速圆周运动
匀速圆周运动：只有向心加速度时。
变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度时。
3、分析图2、图3，让学生获得在不同情况下如何分析向心力和切线力的来源
4、让学生观察和自己动手体验变速圆周运动从而得到变速圆周运动物体受力情况。
再次问学生：向心力是否一定是合力？
生：不一定
（七）让学生知道研究一般曲线运动的方法：曲线→小段圆弧→圆周运动，即利用微元法将曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看做一小段圆弧，然后进行研究。
八、课堂小结
课堂的最后将学生的问题归类：说到底我们研究了向心力的大小，方向，作用效果，来源。
【板书设计】
向心力
1.定义：使物体做圆周运动，指向圆心的力。
2.研究内容：
⑴向心力的方向与向心加速度的方向是否相同？
⑵向心力的大小跟什么有关？与ω、ν之间什么关系？
⑶向心力的大小怎么测量计算？
⑷向心力有什么特点？
⑸向心力的作用效果是怎样的？
⑹向心力是不是合力？
⑺向心力的来源？
⑻向心力的施力物体是什么？
⑼圆周运动的半径为何不变？
⑽向心力与向心加速度的关系如何？
3.匀速圆周运动：仅有向心加速度的运动。
变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动运动。
4.问题归纳：
⑴向心力的方向
⑵向心力的大小
⑶向心力的作用效果
⑷向心力的来源
【问题研讨】
1.这是一节探究型学习课。本堂课中学生活动较多，所用时间相应就多了，所以整堂课没有宽裕的时间用来提供例题让学生利用向心力表达式简单计算物体做匀速圆周运动所需的向心力和分析向心力的来源。
2.因为整堂都是以学生为主的探究性学习，创设情景让学生提出自己关心、想要知道的问题，解决问题的时候又主要是以学生自评和互评以及合作学习而得出结论的，所以在结论的得出或是结论的表述可能会不严密，难免缺少知识的系统性，因此如何处理和保持好探究性学习中知识的系统性是探究性学习中的值得我们去研究的问题。
3.探究型学习课给教师提出了很高了要求。在探究的第一个环节一定要千方百计的鼓励学生提出问题，但由于学生之间存在差异性，不同的学生提出的问题层次各有不同，因此一定要因材施教，根据不同的学生创设不同的情景以及要运用不同的引导方法、激励方法和评价方案；根据不同的学生，采用不同的方法激发学生的学习兴趣和调动学生的积极性等等。这就给教师提出了很大的要求。又由于学生提出的问题的难预料，给课堂教学带来了一定的难度。这就要求教师具有较强的引导和应变能力以及较强的课堂管理能力，同时教师必须要非常了解学生，教师平时多走进学生，关爱学生，了解学生，懂得学生的兴趣点；尊重每一位学生，但不放纵学生等。对于教师本人，必须要有强烈的“以学生为主体”的意识，课堂应该是属于学生的课堂，同时一要创设一个和谐、平等、民主的课堂氛围。
参考资料：
1.人教版物理必修2《教师教学用书》，人民教育出版社，第41页。
2.张大昌：《〈物理1〉〈物理2〉的编写思想》，《中学物理教学参考》 XX年第1-2期
3.邵晓明：《对高中物理“探究式课堂教学”探究程度的思考》，《物理教学探讨》 XX年第9期