《向心力》教學設計
作為一位兢兢業業的人民教師，就難以避免地要準備教學設計，藉助教學設計可以提高教學效率和教學質量。如何把教學設計做到重點突出呢？下面是小編收集整理的《向心力》教學設計，歡迎大家分享。
《向心力》教學設計1
教材分析
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，也是學好圓周運動的關鍵點，學好這部分知識，可以為後面的天體運動和帶電粒子在勻強磁場中的運動打好基礎。
教材的編排思路很清晰，先是從身邊的事例出發，讓學生體驗到做圓周運動的物體需要有一個指向圓心的力，從而引出向心力的概念。由於上一節中，已經從一般性的結論入手，利用向量運算，在普遍情況下得出做勻速圓周運動的物體的加速度方向指向圓心的結論，進一步得到了向心加速度的大小。於是根據牛頓第二定律，就可以得到做勻速圓周運動的物體受到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向。
接著，教材為了讓學生對向心力有一個感性的認識，設計了“實驗”欄目──“用圓錐擺驗證向心力的表示式。實際上，這個實驗除了要驗證向心力表示式之外，另外一個目的就是可以讓學生體驗到“向心力不是一個新的力，而是一個效果力”，也即讓學生初步學會分析向心力的來源。
與過去不同的是，本節中又討論了變速圓周運動和一般的曲線運動。這樣安排的目的是從生活實際出發，在更廣闊的背景下讓學生認識到什麼情況下物體將做勻速圓周運動，什麼情況下會做變速圓周運動。以及知道如何處理一般曲線運動的方法。
學情分析
（1）思維基礎
根據新課程教學理念，從高一第一學期開始，在課堂教學過程中教師一直重視“過程與方法”的教學，學生已經初步有了探究事物的一般方法，即“是什麼？──怎麼樣？──為什麼？”的思維方法。因此，本設計中就通過創設問題情景，激勵學生自己提出想要研究的問題。
（2）心理特點
依據20世紀最著名的發展心理學家皮亞傑的理論可知高一學生的認知發展過程是由具體運算階段向形式運算階段過渡，也是由直觀認識向邏輯推理、實驗推理過渡階段，因此在教學中，要遵循從感性到理性的認識規律，本節課抓住學生的心理特點進行教學設計。
（3）已有知識
通過前一節《向心加速度》的學習，學生已經知道了向心加速度的方向指向圓心，它描述了物體速度方向變化的快慢。於是根據牛頓第二定律可知，這個加速度一定是由於它受到了指向圓心的力。因此將向心加速度的表示式代入牛頓第二定律即可得到向心力的表示式。
但由於錯誤的經驗或者說是思維定勢，學生往往認為向心力是一種新的力，因此“向心力不是一種新的力，而是根據作用效果命名的力”（即向心力的來源）對學生來說，將是個難點。
教學目標
1、知識與技能
（1）知道什麼是向心力，理解它是一種效果力。
（2）理解向心力公式的確切含義，並能用來進行簡單的計算。
（3）知道變速圓周運動中向心力是合外力的一個分力，知道合外力的作用效果。
2、過程與方法
（1）通過對向心力概念的探究體驗，讓學生理解其概念。並掌握處理問題的一般方法：提出問題，分析問題，解決問題。
（2）在驗證向心力的表示式的過程中，體會控制變數法在解決問題中的作用。
（3）經歷從勻速圓周運動到變速圓周運動再到一般曲線運動的研究過程，讓學生領會解決問題從特殊到一般的思維方法。並學會用運動和力的觀點分析、解決問題。
3、情感態度與價值觀
（1）經歷從自己提出問題到自己解決問題的過程，培養學生的問題意識及思維能力。
（2）經歷從特殊到一般的研究過程，培養學生分析問題、解決問題的能力。
（3）例項、實驗緊密聯絡生活，拉近科學與學生的距離，使學生感到科學就在身邊，調動學生學習的積極性，培養學生的學習興趣。
重點難點
1、教學重點
（1）理解向心力的概念和公式的建立。
（2）理解向心力的公式，並能用來進行計算。
（3）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。
2、教學難點
（1）向心力的來源。
（2）理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小。
教學策略與手段
本節課設計成了探究性學習課，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，自評和互評來不斷完善。教師在教學中通過具體的例項、實驗，激發學生的求知慾望，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能力。
一、難點的突破
“向心力不是一種新的力，而是根據作用效果命名的力”和“向心力和切向力的作用效果和特點”對學生來說都將是難點。因此在勻速圓周運動的例子中，必須讓學生對物體進行受力分析，並讓學生判斷合力的作用效果是什麼、產生了怎樣的加速度，目的是讓學生體驗向心力的來源。在變速圓周運動中，讓學生對物體進行受力分析，說明各個力產生怎樣的加速度，從而進一步得到向心力和切向力的作用效果。
二、對教材中兩個地方的處理
1、由於課本中用來粗略驗證向心力表示式的圓錐擺運動在課堂中很難實現讓學生測量，所以本設計中安排了先用向心力演示儀去驗證向心力的表示式，然後在讓學生分析遊樂園中轉椅的運動和受力情況後，通過讓學生體驗在實驗室裡粗略測量圓錐擺模型運動中的向心力大小以落實它的向心力來源，並向學生說明我們可以用圓錐擺粗略驗證向心力表示式。
2、為說明做變速圓周運動的物體，它受到的力並不是通過圓心時，課本上是通過例項鏈球運動和學生自己讓小沙袋做變速圓周運動的體驗來說明。這裡本人認為直接這樣讓學生體驗並得到上述結論難度不小，所以本設計中先讓學生通過對遊樂園中過山車做變速圓周運動進行受力分析，從而得到──物體在什麼情況下做變速圓周運動，然後讓學生觀察並分析鏈球運動和體驗讓小球做變速圓周運動時的受力情況，從而降低了難度。
三、本節課的教學流程設計為
1、向心力概念的引出。
2、引導學生提出自己想要研究的問題。
3、鼓勵學生先共同解決自己提出的一部分問題。
4、用實驗驗證理論──用向心力演示儀驗證向心力表示式。
5、從遊樂園裡轉椅出發落實：①分析圓錐擺中向心力的來源；②用圓錐擺模型可以粗略去驗證向心力表示式。
6、由遊樂園中的過山車模型和運動員的鏈球運動落實：物體做勻速圓周運動和變速圓周運動的條件及向心力和切向力的作用效果和特點。
7、讓學生知道研究一般曲線運動的方法。
8、課堂小結。
在教學手段上，充分使用ppt、視訊、演示實驗、身邊的圓周運動，以增強教學的生動性和形象性，活躍課堂氣氛，從而充分調動學生學習的積極性，落實教學目標。
課前準備
1、實驗儀器：帶細繩的小鋼球（兩人一個）。
2、動畫及視訊：地球繞太陽運動、圓錐擺（動畫），雙人花式滑冰，遊樂園中的轉椅和過山車、鏈球運動的視訊及圖片。
3、製作ppt。
《向心力》教學設計2
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於創新的精神”。為此本教學設計和教學實施就是採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，通過例項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係，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，學習控制變數法，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慾，使學生樂於探究自然界的奧祕，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願望，敢於堅持正確觀點，勇於修正錯誤，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，後講向心加速度，迴避了用向量推導向心加速度這個難點，通過例項給出向心力概念，再通過探究性實驗給出向心力公式F=mrω2或 F=mv2/r，之後直接應用牛頓第二定律得出向心加速度的表示式a=rω2或a=v2/r，順理成章，便於學生接受。
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、週期、轉速等，並理解它們之間的關係。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，為什麼線速度的方向時刻在變？是什麼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、 設定情景
教師做“水流星”實驗，並設下疑問：為什麼盛水的杯子以一定的速度做圓周運動，水不從杯裡灑出，甚至杯子在豎直面內運動到最高點時，杯口已經朝下，水也不會從杯裡灑出來？
[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，激發好奇心和探索慾望，培養學生把生活與物理聯絡一起的習慣。]
2、 複習提問
（1）什麼是勻速圓周運動？
（2）“勻速”的含義是什麼？
在上節課的基礎上，學生很快得出答案。教師引導學生分析：由於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。那麼做勻速圓周運動的物體所受合外力一定不為零。那麼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。
[採用這樣的匯入法是在複習舊知識的基礎上，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慾望，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，繩的另一端固定於桌上，原來細繩處於鬆馳狀態
②用手輕擊小球，觀察繩繃直前後小球的運動情況。
（2）、藉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繩繃緊後，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？這個力的方向有什麼特點？這個力起什麼作用？
（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）衛星繞地球執行
3、向心力的來源：通過對以上四個圓周運動例項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，向心力物體並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、細繩等動手實驗並感受向心的大小。
（1）讓學生用細線聯結鑰匙串、橡皮擦、筆等，然後拉住繩的一端，讓鑰匙串、橡皮擦、筆等儘量做勻速圓周運動，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採用控制變數法來研究這一問題。
[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儘可能在水平面內做圓周運動，這樣繩的拉力近似等於向心力。]
課件展示：
2、 實驗探究向心力大小
（1）實驗方法：控制變數法
（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係
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係
（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係，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）
[對於控制變數法學生已有一定程度的認知，因此在學生的自主探究並提出猜想後通過演示實驗師生一起探究最後得出向心力大小的關係式。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後，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：
1、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匯出向心加速的表示式——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/r
5、課本例題：在航空競賽場裡，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匯出來的，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，T3、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，學生對於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，激發他們的求知慾，引起學習的興趣。然後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後，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後做出猜想，然後藉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，採取“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，讓學生人人蔘與，親身體驗探究過程，活躍學生思維，並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。
