3.2 向心力 教学设计-2026-2027学年高一下学期物理鲁科版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦《科学探究：向心力》，通过电影《天下无贼》剥鸡蛋片段模拟实验导入，衔接学生已学圆周运动知识，引导用小球实验感受圆周运动受力，建立向心力概念，梳理从运动学到力的效果的知识脉络。 此设计以学生为主体，采用朗威DISLAB数字化实验仪分组定量探究，用控制变量法研究向心力与质量、半径、角速度关系，培养科学探究能力，从定性到定量过程渗透科学思维，课后航天离心机作业强化科学态度与责任，提升学生实验与应用能力，助力教师高效开展探究教学。

课题：《科学探究：向心力》 教学对象：高一学生 教材选用：鲁科版高中必修二第三章第 2 节 一、设计理念 本节课的设计体现了以学生为主体的教学理念，运用创新实验，合作探究以及多媒体手段，提高了课堂效率，激发了学生的探究兴趣和深层次的学习潜能，充分体现了自主学习 ·探究学习 ·合作学习的理念。 二、学情分析 1.知识基础：学生已经从运动学角度学习了圆周运动，知道圆周运动的概念以及描述圆周运动的物理量，知道物体做曲线运动的条件。 2.方法储备：在实验方法上，学生知道探究一个物理量与多个变量的关系时，需采用控制变量法。在数据处理上，学生对数学的一次函数、二次函数关系已熟练掌握，容易得出结论。 三、教学目标 1.物理观念：建立向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的一种力。体验向心力的存在，掌握向心力表达式，计算简单情景中的向心力。 2.科学思维：通过向心力概念的建立过程，锻炼建构模型的能力，能够将真实情景转化成模型，也能使用模型解释物理现象和过程，体会处理问题的科学思维方法：从定性到定量，从特殊到一般。 3.科学探究：经历科学探究的过程，知道影响向心力大小的因素，探究影响向心力大小与半径、角速度、质量的关系，通过精确实验得出向心力的表达式。 4.科学态度与责任：在实验过程中掌握实验探究的步骤和方法，进一步体会控制变量法在实验过程中的应用，领会从定性到定量的实验研究方法，提高科学探究的能力，培养了严谨的科学态度。 四、教学过程 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 多媒体课件，鸡蛋、透明玻璃杯、系有绳的小球两个（塑料球、钢球），木板，朗威 DISLAB 向心力实验演示仪、笔记本电脑、力传感器、光电门、数据采集器、数据线等 教学方法 启发法，探究法，讲授法等 学法指导 观察，探究，合作等 教学过程 教学环节和教学内容 师生互动 设计意图 （模拟电影场景） 观看电影《天下无贼》中的剥鸡蛋的经典片段，引发学生的思考，电影中用杯子旋转鸡蛋的方式是否能让鸡蛋皮破碎。 通过学生实际实验，发现这种方式是可以让鸡蛋皮破碎的，那么为什么在杯中旋转鸡蛋就可以使鸡蛋皮破呢？从而引入本节课的课题《科学探究：向心力》。 创设情境，激发学生学习兴趣，引发 学生 的思考，引入新课。 （感受圆周运动） 教师引导学生利用细线和小球进行实验。固定轻绳一端、轻弹小球，观察细线绷直前和绷直后小球的运动。 学生分组实验，观察到小球在细线绷直前做直线运动，绷直后做圆周运动。此时引导对小球进行受力分析，引导学生得到：小球做圆周运动是因为受到绳上的拉力。 分组实验，让学 生 初步感受 圆 周运动，并对做 圆周 运动 的 物 体受力分析，为 后面 向 心 力 的 引入奠定基础。 第 2 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 （引入向心力概念） 通过分析匀速圆周运动的受力特点，引入向心力的概念。并引导学生从生活情景中提炼物理模型，分析物体做圆周运动时的受力情况，并总结出向心力的来源。 分析做圆周运动 的小球的受力特 点，引入向心力 的概念。并培养 学生从生活情境 中提炼物理模型 的能力和知识总 结能力。 （小组实验，定性分析向心力影响因素） 教师引导学生旋转绳上的小球，通过改变小球质量、绳长、旋转速度，感受手上力的大小，从而猜想向心力的大小可能与物体的质量、半径、角速度有关。 学生 通过 小实验，提出猜想。并为控制变量法 的 实验 方法奠定基础。 第 3 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 （分组探究，定量研究向心力的表达式） 教师先向学生介绍朗威数字化向心力实验演示仪，并分析力传感器、光电门、转盘和砝码的作用。学生分组进行实验探究： 1. 控制质量、半径相同，探究向心力与角速度之间的关系。 2. 控制质量、角速度相同，探究向心力与半径之间的关系。 3. 控制半径、角速度相同，探究向心力与质量之间的关系。 利用数字化 的 实验演示仪，电 脑 可 直接绘制 出向心力F 与质 量 m、半径 r、 角速度 w之间的 关系。从而得到 向心力 大小 的 表达式。此过程 可以提高课堂 效率、让学生在 分组 实验 的 过 程中体会科学 的研究方法（控 制变量法），并 通过 小组 实验 和和分享成果， 培养 学生 的探 究能力、分析归 纳能力、知识总 结 能力和语言 表达能力。 第 4 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 （学以致用，课堂练习） 教师引导学生解释课堂的开始旋转鸡蛋使鸡蛋壳破碎的奥秘，并通过习题的形式加深学生的理解和应用。 学以致用，巩固所学知识，培养迁移能力。 （知识总结，课后作业） 结合板书对本节课所学进行梳理。 通过让学生了解航天训练离心机，估算航天员训练时所受到的作用力。 总结本节知识， 培养 学生 的归 纳总结能力；了 解航天 训练离 心机，增强学生 的民族责任感， 培养 学生 的家 国情怀；将所学 知识应用到 生 产生活中，培养 学生 的 物理核 心素养。 五、设计思路 本节课通过实验来探究影响向心力大小的因素，并寻找各个物理量之间的关系，最终得到向心力的表达式，从内容设计上看，思路条理清晰，环环相扣、层层深入，符合学生的认知规律，可操作性很强。 课堂第一个环节从电影片段入手，在课堂上模拟电影中的场景，充分调动了学生学习的积极性，让学生迅速进入学习状态。接着通过轻弹小球的方式直观认识圆周运动，感受向心力，并提出向心力的概念，并总结出向心力的特点，并通过简化生活中的情景建立模型，分析向心力的来源。在第二个环节中，引导学生利用塑料小球和钢球在水平面内的圆周运动， 通过改变细线的长短和转动的快慢，定性感受影响向心力大小的因素，为下面的定量实验做好铺垫。在第三个环节中，利用朗威向心力演示器、和配套 DISLab 软件比较精确的来研究向心力的定量关系。 第 5 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 从形式和效果上来看，既有定性感受的实验，又有定量探究的实验，让学生充分体验了科学探究的过程。本节课还利用了多媒体手段进行学生的实验操作，通过现场用平板拍摄学生的实验画面，让学生分享实验结果，效果很好。整个教学过程中突出了学生是教学活动的主体，教师整个教学过程注重学生参与的主动性，通过任务驱动，引导学生进行合作探究设计和展评，培养了学生的语言表达能力和实验探究能力。 在课后作业部分，让学生搜集资料认识航天训练离心机，利用搜集到的数据，估算航天员在离心机中受到的作用力。学生通过计算可以得到这个作用力可达到 6400N,更能深刻感受到航天飞行员训练的不易，能培养学生的责任感和爱国情怀。 六、课后反思 成功之处：在课前对实验的准备很充分，语言的把握做到尽量精炼；对知识点的衔接、课堂的逻辑性做了深入思考；课堂开始利用电影片段激发学生兴趣，逐步深入，并引入了数字化实验器材作为分组实验探究向心力大小的表达式。课堂实施中从生活入手、提炼物理模型，从定性分析到定量研究，环环相扣，教学效果令人满意。 不足之处： 本节课采用的是用数字化实验演示仪分组实验探究，对于图线不完美的小组，没进行详细的误差分析。 第 6 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $