高一物理鲁科版必修二教案：4.2 向心力与向心加速度
第四章第2节 向心力与向心加速度
一、教材分析
《向心力与向心加速度》是司南版高中物理必修2第四章第二节的内容。标准要求“知道向心加速度，能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力与向心加速度的关系”。该标准要求学生认识什么是向心力，知道向心力与向心加速度的关系，在此基础上，能分析一些做匀速圆周运动的物体所受的向心力。本节知识是本章的重点，也是本章承上启下的重要内容。学好这部分知识，可以为学习本章后面应用部分打下基础，也为将来进一步探究万有引力定律和有关圆周运动相关知识作好必要的知识和能力准备。
二、学情分析
学生已经学习了抛体运动，对变速运动、曲线运动有一定了解。但对向心力与向心加速度的概念，学生还是普遍感到比较难学，而且受错误前概念的影响，难以建立正确的新概念。因此，可以利用高中学生学习的自主性、抽象思维能力都比较强的特点，设置适当的问题情境激发学生的思考、讨论，学生需应用已有知识，积极思维，通过对问题的主动探究、获得概念、得出规律，以达到对知识深入理解和提高能力的目的。
三、教学目标
根据课程标准要求和学生学习的实际情况制定如下教学目标：
（1）认识向心力及向心力的来源，培养学生分析归纳能力。
（2）能够利用控制变量法设计实验方案，探究并掌握向心力大小的计算公式，从中体验成功的喜悦和讨论交流的重要性。
（3）能运用向心力感受物理规律对生产生活的重要意义。
四、教学重点和难点
教学重点：向心力概念的建立和大小规律的得出。
教学难点：知道圆周运动向心力的来源和实验探究向心力大小与哪些因素有关。
五、教学设计理念
向心力对学生来说虽然是新的概念，且概念本身较难，但学生已具备必要的知识基础，如：知道变速运动的物体有加速度，以及力是产生加速度的原因，也会进行受力分析，并且多次经历了应用控制变量法进行实验探究。因此，教师可以依据思维的逻辑，通过不同类型的实验，设置循序渐进的问题情境，组织学生对一个个问题进行充分的分析、讨论后获得新的知识，即根据问题教学的有关理论展开教学，使整个教学过程成为提出问题、讨论问题、解决问题的过程。从而培养学生自主学习能力、实验能力和交流、讨论的习惯。
六、媒体和教具
多媒体课件、威士忌酒杯、乒乓球、自制环形挡板实验仪、自制水平转盘实验仪、自制向心力笔、向心力演示器。
七、教学过程
一、 新课引入
用“倒置的玻璃杯搬运乒乓球”的游戏设置该问题情境引入，游戏成功的方法是使乒乓球在杯子中快速做圆周运动。教师提出问题：为什么做圆周运动的乒乓球不会掉下来？
【该问题情境中包含当前要学习的知识，激发学生解决问题，探究新知的动机。同时教学游戏有效激发学生的学习兴趣和探究欲望，也为下面的教学提供实例。引入起到了吸引学生学习的目的，又呼应之后教学，为向心力概念建立和向
心力来源创设情境。】
二、向心力及其方向
向心力概念的建立是一个重点，向心力的来源则是难点。学生不易理解，因此教师应创设问题情境，加强学生的感性认识，引导学生积极思维。让学生认真观察利用教具演示的三个实验，要求学生对做圆周运动的物体进行受力分析。并提出问题：是什么力使物体做圆周运动?
实验1：小球在一个可拆卸的环形轨道内壁做近似匀速圆周运动（如图2）。要求学生对其进行受力分析，得出小球做匀速圆周运动的原因是受到环形轨道内壁弹力F的作用。
再提出问题1：弹力F的方向如何？
学生分析因为弹力F方向与接触面垂直，所以总是沿着半径指向圆心。
接着提出问题2：弹力F是怎样产生的?
学生分析是由于环形轨道内壁形变产生的。
教师：小球真的有受到弹力吗？ 图3 小球沿直线运动
学生观察：当轨道打开一个缺口，小球不做圆
周运动时，小球切着轨道缺口沿直线运动（如图3）。说明小球确实受到挡板对它的弹力，挡板发生了形变，使小球做圆周运动。
同时说明小球压迫挡板，小球有远离圆心向外运动的趋势，需要一个指向圆心的力维持。这是做圆周运动的物体的共同特点，也为下面分析实验2静摩擦力使木块做圆周运动做了知识准备。
实验2：物块在蒙有毛巾的转盘上随着转盘做近似匀