6.2向心力 教学设计 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦圆周运动的向心力，通过天宫二号绕地运行视频导入提问，衔接上节匀速圆周运动物理量，以小球剪断细线实验等为支架，引导学生从运动状态变化理解向心力的存在及方向，为后续天体运动等奠定基础。 特色在于“具象感知—定量探究—理论推导”递进设计，学生通过沙袋转动感受向心力，用演示仪控制变量法（控m、r变ω等）实验，培养科学探究与科学思维，落实物理观念。助力学生突破抽象概念，为教师提供高效教学方案。

向心力 教学设计 课 题 圆周运动—向心力 教师 课时 1课时 教材 人教版《物理》必修2 教学背景分析 1. 学习内容分析（突出本节内容在整体物理教学中的作用） 本节课是物理必修二第6章第2节内容，本节知识在圆周运动部分处于核心地位，既包含上一节描述圆周运动的物理量，有定性分析感受向心力，又有定量计算向心力。向心力是圆周运动得以维持的核心力，学生只有理解了向心力的本质、大小和方向，才能解释生活中的圆周运动现象（如汽车转弯、过山车过轨道顶端），也才能为后续学习天体运动、带电粒子在电磁场中的偏转奠定坚实的力学基础。 2. 学生情况分析 学生已经学习了匀速圆周运动，知道匀速圆周运动的基本物理量，匀速圆周运动是一种变速运动。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。 教学目标设计与重点、难点设计 1、 教学目标（核心素养） 物理观念： 1.形成运动与相互作用观念，理解向心力是沿半径指向圆心的效果力，明确其方向始终与线速度垂直，核心效果是“只改变速度方向，不改变速度大小”。知道向心力是根据力的效果命名的，会分析向心力的来源。 2.掌握向心力的核心公式，理解公式中各物理量的含义与定量关系，能结合圆周运动的线速度、角速度、半径等物理量，定量描述向心力的大小。 科学思维： 1.发展模型建构思维，能从水平圆周运动、弯道行驶等实际场景中，抽象出“物体做圆周运动需指向圆心的力”这一核心模型，集中力与运动的核心关系。 科学探究： 1.能结合生活经验（如转动小球时绳子的拉力感受），合理猜想向心力大小与物体质量、转动快慢、转动半径的关系。 2.掌握控制变量法的核心逻辑，能使用向心力演示仪设计对照实验（控制m、r不变改变ω，控制m、ω不变改变r，控制ω、r不变改变m），规范完成实验操作、数据记录与定性分析，得出“向心力与m、ω²、r成正比”的实验结论。知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法。 科学态度与责任： 1.激发物理探究兴趣，通过亲手操作向心力演示仪、分析生活中圆周运动的实例（如过山车、摩天轮），感受物理规律的实用性，增强对物理学科的探索欲望。 2、 教学重点和难点 理解向心力的概念，运用向心力表达式求解实际问题 掌握变速圆周运动和一般曲线运动处理方法 教学过程设计 1、 新课导入 视频导入，播放天宫二号绕地球在轨运行的短视频，展示圆周运动的画面。 提问：“天宫二号在太空中，为何能持续绕地球做圆周运动，而不会沿直线飞离地球？” 二、讲授新课 （一）向心力 做圆周运动的物体，其运动状态在不断变化，说明物体一定受到了力的作用。 那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何特点呢？ 思考与讨论:一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。小球受到哪几个力作用？用剪刀将细线剪断，观察小球将做什么运动？你认为 使小球做圆周运动的力指向何方？ 小球在桌面上做匀速圆周运动，拉力是小球做圆周运动的力，拉力的方向指向圆心。 1、向心力：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力,用符号：Fn表示。 2、方向：始终指向圆心。 3、向心力的作用只改变线速度的方向。 4、向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力，它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。 1.木块在水平圆盘上随圆盘做匀速圆周运动，如果圆盘光滑，木块还能做圆周运动吗？什么力对木块做圆周运动起了作用？ 2.把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周。小球的向心力是由什么力提供？ 3.地球绕太阳的运动 地球绕太阳的运动可近似看作匀速圆周运动，太阳对地球的引力提供向心力 。 （二） 向心力的大小 思考：向心力的大小与哪些因素有关？ 做一做，感受一下向心力 （1） 在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。 （2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量感受向心力的变化。 （3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度感受向心力的变化。 （4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 实验结论：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。 向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢？ 实验：探究向心力大小的表达式 1）向心力与质量关系 让钢球与铝球的质量之比为2:1。将钢球和铝球分别放在相同半径处，摇动手柄。观察套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，质量越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 2）向心力与角速度的关系 将两个质量相同的小钢球放在相同半径处。皮带套在两个半径为2:1的塔轮上，转动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，角速度越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 3）向心力与半径的关系 将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处。摇动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，半径越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 精确的实验表明， 向心力的大小可以表示为： 由：得： 三 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 沙袋加速转动时，绳子牵引沙袋的方向，并不与沙袋运动方向垂直方向垂直也就是它的加速速度，它所受的力并不严格指向运动轨迹的圆心。 根据 F产生的效果，可以把 F 分解为两个相互垂直的分力：跟圆周相切的分力 Ft 和指向圆心的分力 Fn。Ft 与沙袋运动的速度同向，使得沙袋的速度越来越大 ；Fn 指向圆心，提供沙袋做圆周运动所需的向心力，改变沙袋速度的方向。 一般的曲线运动，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。 三、课堂练习 1、用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ） A.在线速度一定情况下，线越长越易断 B.在线速度一定情况下，线越短越易断 C.在角速度一定情况下，线越长越易断 D.在角速度一定情况下，线越短越易断 四、课堂总结 1、做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力,用符号：Fn 2、向心力来源 向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力，它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。 3、 向心力的大小可以表示为： 五、作业 课本30页3，4，5题 六、板书设计 一、向心力 1、定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力,用符号：Fn 2、方向：始终指向圆心(与v 垂直或与半径垂直)，是变力。 3、向心力的作用只改变线速度的方向。 4、向心力来源 二、向心力的大小 向心力的大小可以表示为： 学习效果评价设计（选做） 1.在探究向心力大小的过程中，学生先大胆猜想影响向心力大小的因素，再通过绳子上挂沙袋感受向心力，最后通过向心力演示仪的实验数据得出了结论。 2.作业：第3题考察学生对向心力表达式的掌握情况，第5题考察变速圆周运动的合力与速度的方向。 教学设计特色说明与教学反思 教学特色： 先让学生感受向心力，手持细线拴住的小球做匀速圆周运动，通过手感直观感知“向心力的方向指向圆心”“速度越大、半径越小，所需向心力越大”；再通过实验，利用向心力演示仪，通过控制变量法（控制质量不变，改变角速度和半径；控制角速度不变，改变质量和半径），让学生观察露出标尺长度，定量得出向心力与质量、角速度、半径的关系；最后，通过精确实验得出向心力公式，实现“具象感知—定量探究—理论推导”的层层递进，有效突破了学生对抽象概念的理解障碍。 学科网（北京）股份有限公司 $