高二物理《向心力和向心加速度》教学设计一等奖
1、高二物理《向心力和向心加速度》教学设计一等奖
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”。为此本教学设计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。
教学内容
《普通高中课程标准实验教科书·物理（2）》（司南版）
教学目标
1、知识与技能
（1）知道向心力，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的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。
2、过程与方法
（1）经历形成向心力概念的过程，培养学生观察、分析、归纳能力。
（2）通过创设一定的问题情境，让学生经历探索向心力F与哪些因素有关的过程，学习控制变量法，培养学生分析论证等能力。
3、情感态度与价值观
学习科学研究方法和科学研究态度，发展学生对科学的好奇心与求知欲，使学生乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦，培养学生主动参与活动的热情和与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。
教材分析
《向心力和向心加速度》是司南版必修2第三章第二节。本节是本章承上启下的重要知识，学好这一节可以为学好本章应用部分以及万有引力的应用作必要准备。 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F=mrω2或 F=mv2/r，之后直接应用牛顿第二定律得出向心加速度的表达式a=rω2或a=v2/r，顺理成章，便于学生接受。
学情分析
在前面的教学中，学生已经学习了匀速圆周运动。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，并理解它们之间的关系。知道在传动装置中，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。但学生只是表面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，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？学生将带着这些疑问来进入本节课的学习。
教学过程
一、引入新课
1、 设置情景
教师做“水流星”实验,并设下疑问：为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动，水不从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，杯口已经朝下，水也不会从杯里洒出来？
[在课堂上创设真实可见的物理情景，通过演示实验的现象，使学生产生悬念，激发好奇心和探索欲望，培养学生把生活与物理联系一起的习惯。]
2、 复习提问
（1）什么是匀速圆周运动?
（2）“匀速”的含义是什么？
在上节课的基础上，学生很快得出答案。教师引导学生分析：由于匀速圆周运动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。那么做匀速圆周运动的物体所受合外力一定不为零。那么物体所受的外力有何特点？加速度怎样呢？指出：这两个问题即是我们这节课要研究的问题，且通过这节课的学习大家即可自行解释前面小实验的因果。
[采用这样的导入法是在复习旧知识的基础上，提出将要进一步研究的问题，从而使学生对讲授的新内容产生迫切求知的欲望，主动积极开展思维活动，进入新课的学习。同时能给学生一种知识的整体感。]
二、向心力
1、实验探究“小球在光滑水平面做圆周运动”。
（1）、步骤
①一个小球，拴在绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态
②用手轻击小球，观察绳绷直前后小球的运动情况。
（2）、借助课件引导学生讨论、分析：
①绳绷紧前，小球做匀速直线运动，小球受到哪些力的作用？
②绳绷紧后，小球做匀速圆周运动，小球受到哪些力的作用？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？
（3）、通过讨论得到：
①做圆周运动的物体始终受到一个指向圆心的力的作用，这个力叫向心力。
②向心力指向圆心，方向不断变化。是变力。
③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。
[这实验简单易做，效果明显，通过亲身感受学生获得了成功的乐趣。讨论时教师应适时介入引导学生得出正确的结论。]
2、课件展示动画：（1）圆锥摆 （2） 物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动 （3）汽车转弯 （4）卫星绕地球运行
3、向心力的来源：通过对以上四个圆周运动实例的分析得出向心力的来源可以是某一个力（重力、弹力、摩擦力）或几个力的合力，也可以是某个力的分力。
4、应用：学生尝试解释“水流星”的实验现象。
[向心力的来源是学生在本章学习中的一个难点，用多媒体呈现直观刺激材料，易引起学生注意，提高学习兴趣。 圆锥摆等现象中，物体都做圆周运动，具有运动方面的共性，由此启发学生对这些物体的受力进行分析，寻找受力方面的共性，使学生经历了分析、比较、归纳等思维过程，也体验到了成功的喜悦。学生在未来的学习中可能将向心力当成独立的.一个力，教师此时应特别指出：受力分析时, 不能多出一个向心力。且①物体做匀速圆周运动时，向心力就是物体所受到的合外力。②物体做非匀速圆周运动时，向心力物体并非是所受到的合外力。]
三、 向心力的大小
1、 实验探究：感受向心的大小
让学生利用身边的材料如钥匙串、橡皮擦、笔、细绳等动手实验并感受向心的大小。
（1）让学生用细线联结钥匙串、橡皮擦、笔等，然后拉住绳的一端，让钥匙串、橡皮擦、笔等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。
（2）引导学生猜想：向心力的大小可能与物体的质量、角速度、半径有关。因此在探究向心力大小实验中应采用控制变量法来研究这一问题。
[该小实验在此做了改动，与课本上的不尽相同。做该实验时学生的感受更直接，更易操作。提醒学生实验时应使物体尽可能在水平面内做圆周运动，这样绳的拉力近似等于向心力。]
课件展示：
2、 实验探究向心力大小
（1）实验方法：控制变量法
（2）介绍向心力演示器的构造和使用方法。
（3）实验过程
①质量不同的钢球和铝球，当它们运动的半径r和角速度ω相同时，比较向心力的大小
②两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系
③两个质量相同的小球，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）实验记录表格
实验质量比值(m1:m2)半径比值(r1:r2)角速度比值(ω1:ω2)向心力近似比值(F1:F2)123
（5）实验结论：
①实验表明物体做圆周运动所需向心力大小为：
F=mω2r （式中F表示向心力，m表示物体的质量，ω是物体做圆周运动的角速度，r是所做圆周运动的圆周半径。）
②应用线速度和角速度的关系，上述公式可变形为：
F=mv2/r （式中v是做匀速圆周运动的线速度）
[对于控制变量法学生已有一定程度的认知，因此在学生的自主探究并提出猜想后通过演示实验师生一起探究最后得出向心力大小的关系式。在介绍向心力演示器的构造和使用方法时教师可结合传动装置中，共轴的轮子上各点的角速度相等，皮带传动（不打滑）中，凡和皮带接触的点，线速度的大小相等这一知识点让学生思考怎样控制角速度不变。当学生明白这一问题后，教师的演示也可换成学生的演示。不然，台上的忙得不亦乐乎，台下的却不知所以然，纯看热闹。]
四、向心加速度：
⒈ 定义: 由向心力产生的加速度叫向心加速度。
2、物理意义: 它是表示速度方向变化快慢的物理量。
3、向心加速度的大小与方向
（1）引导学生利用牛顿第二定律推导出向心加速的表达式----a=ω2r.
向心力的大小还可以用F=mν2/r来表达，同样向心加速度也可表示为--a=ν2/r.
（2）方向：与向心力的的方向一致。沿半径指向圆心，方向不断变化，所以匀速圆周运动是变加速运动。
4、动动脑：a=ω2r、a=ν2/r ，a与r究竟是成正比呢，还是成反比？
指出：当w一定时，a∝r
当v一定时，a∝1/r
5、课本例题：在航空竞赛场里，由一系列路标塔指示飞机的飞行路径。在飞机转弯时，飞行员能承受的最大向心加速度大小约为6g(g为重力加速度)。设一飞机以150 m/s的速度飞行，当加速度为6g时，其路标塔转弯半径应该为多少?
六、小结[在小结中需给学生指出,向心力和向心加速度的公式虽然是从匀速圆周运动中推导出来的,但这些公式对变速圆周运动中求某点的向心力和向心加速度也适用.]
七、作业：P72 3、4、5小题
设计思路
向心力和向心加速度是高中物理的一个难点内容，学生对于向心力一直很难理解。为了突破重点，难点，本节课本节首先通过创设真实可见的物理情景，激发他们的求知欲，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？再让学生动手完成感受向心力大小的小实验后做出猜想，然后借助了向心力演示器进行实验，从而得出了向心力公式。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。
本教学设计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，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辅助教学，使课堂的教学效果大大提高。这是一节科学的、操作性很强的教学设计案例。
2、高二物理《向心力和向心加速度》教学设计一等奖
向心力 向心加速度的教学设计
一、教学目标
1．物理知识方面：
(1)理解匀速圆周运动是变速运动；
(2)掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系；
(3)初步掌握向心力概念及计算公式。
2．通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程，培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力。
3．渗透科学方法的教育。
二、重点、难点分析
向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点，也是难点。通过生活实例及实验加强感知，突破难点。
三、教具
1．转台、小伞；
2．细绳一端系一个小球(学生两人一组)；
3．向心力演示器。
四、主要教学过程
(一)引入新课
演示：将一粉笔头分别沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出，观察运动轨迹。
复习提问：粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么？
启发学生回答：速度方向与力的方向在同一条直线上，物体做直线运动；不在同一直线上，做曲线运动。
进一步提问：在曲线运动中，有一种特殊的运动形式，物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示)，称为圆周运动。请同学们列举实例。
(学生举例教师补充)
电扇、风车等转动时，上面各个点运动的轨迹是圆……大到宇宙天体如月球绕地球的运动，小到微观世界电子绕原子核的运动，都可看做圆周运动，它是一种常见的运动形式。
提出问题：你在跑400米过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜？铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道，为什么路面总是外侧高内侧低？可见，圆周运动知识在实际中是很有用的。
引入：物理中，研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。
板书：匀速圆周运动
(二)教学过程设计
思考：什么样的圆周运动最简单？
引导学生回答：物体运动快慢不变。
板书：1．匀速圆周运动
物体在相等的时间里通过的圆弧长相等，如机械钟表针尖的运动。
思考：匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢？
(学生自由发言)
板书：2．描述匀速圆周运动快慢的物理量
恒量。
当t很短，s很短，即为某一时刻的瞬时速度。线速度其实就是物体做圆周运动的瞬时速度。当物体做匀速圆周运动时，各个时刻线速度大小相同，而方向时刻在改变。那么，线速度方向有何特点呢？
演示：水淋在小伞上，同时摇动转台。观察：水滴沿切线方向飞出。
思考：说明什么？
师生分析：飞出的水滴在离开伞的瞬间，由于惯性要保持原来的速度方向，因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。
板书：方向：沿着圆周各点的切线方向。如图3。
单位：rad/s。
(3)周期：质点沿圆周运动一周所用的时间。如：地球公转周期约365天，钟表秒针周期60s等，周期长，表示运动慢。
(角速度、周期可由学生自己说出并看书完成)
板书：(师生共同完成)
思考：物体做匀速圆周运动时，v、ω、T是否改变？(ω、T不变，v大小不变、方向变。)
讲述：匀速周周运动是匀速率圆周运动的简称，它是一种变速运动。
提出问题：匀速圆周运动是一种曲线运动，由物体做曲线运动的条件可知，物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用，这个合外力的方向有何特点呢？
学生小实验(两人一组)：
线的一端系一小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动。小球质量很小(可用橡皮塞等替代)，甩动时线速度尽量大，小球重力与拉力相比可忽略，以保证拉线近似在水平方向。
观察并思考：
①小球受力？
②线的拉力方向有何特点？
③一旦线断或松手，结果如何？
(提问学生后板书并图示)
概括：要使物体做匀速圆周运动，必须使物体受到与速度方向垂直而指向圆心的力作用，故名向心力。
板书：3．向心力：物体做匀速圆周运动所需要的力。
提出问题：向心力的大小跟什么因素有关？
(学生自己设想，用刚才的仪器做小实验，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。)
演示实验(验证学生的设想)：研究向心力跟物体质量、轨道半径r、角速度ω的定量关系。
提问：实验时能否让三个量同时变。
保持两个量不变，使一个量变化。
实验装置：向心力演示器。
演示：摇动手柄，小球随之做匀速圆周运动。
提问：向心力由什么力提供？如何测量？
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。
演示内容：
①向心力与质量的关系：ω、r一定，取两球使A=2B观察：(学生读数)FA=2FB结论：向心力F∝
②向心力与半径的关系：、ω一定，取两球使rA=2rB观察：(学生读数)FA=2FB结论：向心力F∝r
③向心力与角速度的.关系：、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，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：、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(要求同学回去做)。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、r、ω的值，可知向心力大小为：F=rω2。
反馈练习：
①对于做匀速圆周运动的物体，下面说法正确的是：A速度不变；B速率不变；C角速度不变；D周期不变。
②如图7为一皮带传动装置，在传动过程中皮带不打滑。试比较轮上A、B、C三点的线速度、角速度大小。
③物体做匀速圆周运动所需要的向心力跟半径的关系，有人说成正比，有人说成反比。你对这两种说法是如何理解的？
④(前后呼应)解释跑400弯道时身体为何要倾斜等一类问题。(火车拐弯要求课后看书)
五、课堂小结
1．科学方法
①点明建立概念的过程：是通过大量实例，概括抽象出本质的内容，即由个别到一般的思维过程。
②点明实验归纳的过程：必须经过多次实验，必须有足够的事实，由多个特殊的共同结论才能归纳出一般情况下的结论。
2．知识内容：(见板书)
3．对向心力的理解：向心力并不是一种特殊性质的力，它的名称只是根据始终指向圆心这一作用效果来命名的。下节课再进一步讨论。
六、说明
1．向心力、向心加速度的讲授顺序。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。
先讲加速度，理论推导严谨，又能训练学生的推理能力，但方法较抽象，对基础差的学生难度较大。考虑到我所任班级学生的实际情况，我选用了先讲向心力，降低了难度，便于学生理解、接受，现行必修教材采用的也是这一顺序。不足之处是：由于实验存在误差，只能粗略得出结论，而且课堂不可能做很多实验，实验归纳的事实不足。解决的关键是尽量减小实验误差，补充实例，弥补实验事实不足的缺陷。
2．对向心力的教学，本节完成了感知、概括、定义，即完成了个别到一般的过程和简单的再认。而进一步的再认即一般到个别，留待下节完成，所以本节对向心力的要求教学目标定为初步掌握。
3、高二物理《向心力和向心加速度》教学设计一等奖
向心力
整体设计
向心力是本节教学的重点，由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力是教材所用的方法，这与以前的先学习向心力再学习向心加速度有所不同.学生对于向心力的理解不是很清楚，本节重点突出了向心力的理解及向心力在圆周运动中的作用.而向心力概念的学习，应及时强调指出，向心力是根据力的效果命名的，而不是根据力的性质命名的，它不是重力、弹力、摩擦力等以外的特殊力，而是做匀速圆周运动的质点受到的合外力，沿着半径指向圆心，它的方向时刻改变.本节的难点是运用向心力、向心加速度知识解释有关现象，处理有关问题.在学习时可以让学生认识实例：用细线系着的小球在水平面上做匀速圆周运动或是一些生活中的实例让学生体验或观察，从而引入向心力概念.
教学重点
向心力概念的建立及计算公式的得出及应用.
教学难点
向心力的来源.
时间安排
1课时
三维目标
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.理解公式的确切含义，并能用来计算.
3.会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物理现象.
过程与方法
1.通过向心力概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法.
2.体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用.
情感态度与价值观
1.经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度.
2.通过探究活动，使学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心.
3.通过向心力和向心加速度概念的学习，认识实验对物理学研究的作用，体
会物理规律与生活的联系.
课前准备
细杆、细绳（2）、小球、直尺、秒表、盛水的透明小桶.
教学过程
导入新课
情景导入
前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，知道了如何描述圆周运动.知道了什么是向心加速度和向心加速度的计算公式，这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征.
观察下面几幅图片，并根据图做水流星实验，让学生自己体验实验中力的变化，考虑一下为什么做圆周运动的物体没有沿着直线飞出去而是沿着一个圆周运动.
前三幅图可以看出物体之所以没有沿直线飞出去是因为有绳子在拉着物体，而第四幅图是太阳系各个行星绕太阳做圆周运动是由于太阳和行星之间有引力作用，是太阳和行星之间的引力使各个行星绕太阳在做圆周运动.如果没有绳的拉力和太阳与行星之间的引力，那么这些物体就不可能做圆周运动，也就是说做匀速圆周运动的物体都会受到一个力，这个力拉着物体使物体沿着圆形轨道在运动，我们把这个力叫做向心力.
复习导入
复习旧知
1.向心加速度：做匀速圆周运动的物体，加速度指向圆心，这个加速度称为向心加速度v2
2.表达式：an==rω2.r
3.牛顿第二定律：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.表达式：F=ma.
推进新课
一、向心力
通过刚才的学习我们知道了向心力和向心加速度具有相同的方向，都指向圆心，而且物体是在向心力的作用下做圆周运动，因此我们根据牛顿第二定律可知向心力的大小为：
22v2
Fn=man=m=mrω2=mr().TR
实验探究
演示实验(验证上面的推导式)：研究向心力跟物体质量m、轨道半径r、角速度ω的定量关系.
实验装置：向心力演示器
演示：摇动手柄，小球随之做匀速圆周运动.
①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.
②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.
③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.归纳总结：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、一个测量就得到定论，实际上要进行多次测量，大量实验，但我们不可能一一去做.同学们由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，如教材中所介绍的小实验，加一弹簧秤测出F，可粗略得出结论(要求同学回去做).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=mrω2.
二、实验：用圆锥摆粗略验证向心力表达式
原理：如图所示，让细绳摆动带动小球做圆周运动，逐渐增大角速度直到绳刚好拉直，用秒表测出n转的时间t，计算出周期T，根据公式计算出小球的角速度ω.用刻度尺测出圆半径r和小球距悬点的竖直高度h,计算出角θ的正切值.向心力F=mgtanθ,测出数值验证公式mgtanθ=mrω2
课堂训练
1.下列关于向心力的说法中，正确的是（）
A.物体由于做圆周运动产生了一个向心力
B.做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合外力
C.做匀速圆周运动的物体，其向心力不变
D.向心加速度决定向心力的大小
2.有长短不同、材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么（）
A.两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断
B.两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断
C.两个球以相同的周期运动时，短绳易断
D.不论如何，短绳易断
3.A、B两质点均做匀速圆周运动，mA∶mB=RA∶RB=1∶2，当A转60转时，B正好转45转，则两质点所受向心力之比为多少？
参考答案：1.B2.B
3.解答：设在时间t内，nA=60转，nB=45转,质点所受的向心力F=mω2R=m(同，F∝mn2R2FAmAnARA160214所以2.2FBmBnBRB245292n2)·R，t相t
讨论交流
1.根据我们前面的学习，大家讨论生活中你所遇到的圆周运动中是哪些力在提供向心力.强调：向心力不是像重力、弹力、摩擦力那样作为某种性质的力来命名的.它是从力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管是属于哪种性质的力，都是向心力.
2.由物体做曲线运动的条件可知，物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用，匀速圆周运动是一种曲线运动，匀速圆周运动合外力的方向有何特点呢？
匀速圆周运动速率不变，方向始终垂直半径，说明合外力不会使速度大小发生变化，只改变速度方向，匀速圆周运动合外力的方向始终指向圆心.
三、变速圆周运动和一般曲线运动
问题：前面我们学习了加速度，做直线运动的物体其加速度可以改变物体运动的快慢，现在我们又学习了向心加速度，那么向心加速度是否也改变物体运动速度的大小？
讨论交流
根据刚才我们的实验（验证向心力表达式的实验）可知，向心加速度并不能改变物体运动速度的大小，而是在改变物体运动的方向.我们在这个实验中可以感受到，如果要使物体的速度不断增大，我们对物体施加的力就不能保持始终指向圆心，而是与向心力的方向有一个角度.根据力F产生的效果可以把力F分解成两个相互垂直的两个分力：一个是指向圆心的产生向心加速度的向心力;另一个是沿圆周的切线方向的分力，这个力沿圆周切线方向产生加速度，这个加速度使物体的速度不断变大.因此这个运动不能是匀速圆周运动，而是变速圆周运动.也就是说变速圆周运动既有指向圆心的向心加速度，还有沿圆周切线方向的加速度，称为切向加速度
做变速圆周运动的物体所受的力
曲线运动：物体的运动轨迹不是直线也不是圆周的曲线运动.对于这样的运动尽管曲线的各个地方的弯曲程度不同，我们在研究时可以把这条曲线分成许多极短的小段，每一小段可以看作是一段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不同，可以表示为有不同的半径，这样在分析质点运动时，就可以采用圆周运动的分析方法来处理问题了
一般的曲线可以分为很多小段，每段都可以看作一小段圆弧，各段圆弧的半径不一样课堂训练
1.如图所示，在光滑的水平面上钉两个钉子A和B，相距20cm.用一根长1m的细绳，一端系一个质量为0.5kg的小球，另一端固定在钉子A上.开始时球与钉子A、B在一条直线上，然后使小球以2m/s的速率开始在水平面内做匀速圆周运动.若绳子能承受的最大拉力为4N，那么从开始到绳断所经历的时间是多少
解析：球每转半圈，绳子就碰到不作为圆心的另一个钉子，然后再以这个钉子为圆心做匀速圆周运动，运动的半径就减小0.2m，但速度大小不变（因为绳对球的拉力只改变球的速度方向）.根据F=mv2/r知，绳每一次碰钉子后，绳的拉力（向心力）都要增大，当绳的拉力增大到Fmax=4N时，球做匀速圆周运动的半径为rmin，则有
Fmax=mv2/rmin
rmin=mv2/Fmax=（0.5×22/4）m=0.5m.
绳第二次碰钉子后半径减为0.6m，第三次碰钉子后半径减为0.4m.所以绳子在第三次碰到钉子后被拉断，在这之前球运动的时间为：
t=t1+t2+t3
=πl/v+π（l-0.2）/v+π（l-0.4）/v
=（3l-0.6）·π/v
=（3×1-0.6）×3.14/2s
=3.768s.
答案：3.768s
说明：需注意绳碰钉子的瞬间，绳的拉力和速度方向仍然垂直，球的速度大小不变，而绳的拉力随半径的突然减小而突然增大.
2.如图所示，水平转盘的中心有个竖直小圆筒，质量为m的物体A放在转盘上，A到竖直筒中心的距离为r.物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体B相连，B与A质量相同.物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的μ倍，则转盘转动的角速度在什么范围内，物体A才能随盘转动
解析：由于A在圆盘上随盘做匀速圆周运动，所以它所受的合外力必然指向圆心，而其中重力、支持力平衡，绳的拉力指向圆心，所以A所受的摩擦力的方向一定沿着半径或指向圆心或背离圆心.
当A将要沿盘向外滑时，A所受的最大静摩擦力指向圆心，A的向心力为绳的拉力与最大静摩擦力的合力，即F+Fm′=mω12r①
由于B静止，故F=mg②由于最大静摩擦力是压力的μ倍，即
Fm′=μFN=μmg③由①②③解得ω1=g(1)/r
当A将要沿盘向圆心滑时，A所受的最大静摩擦力沿半径向外，这时向心力为：
F-Fm′=mω22r④
由②③④得ω2=g(1)/r.
故A随盘一起转动，其角速度ω应满足g(1)/r
答案：g(1)/rg(1)/r.g(1)/r
课堂小结
1.向心力来源.
2.匀速圆周运动时，仅有向心加速度.同时具有向心加速度和
4、高二物理《向心力和向心加速度》教学设计一等奖
教学目标一、知识目标
1、复习上节课知识，并推出 ； ．
2、理解交变电流的周期、频率含义，掌握它们相互间关系，知道我国生产和生活用电的周期（频率）的大小．
3、理解交变电流的最大值和有效值的意义，知道它们之间的关系，会应用正弦式交变电流有效值公式进行有关计算．
4、能利用有效值定义计算某些交变电流的有效值
二、能力目标
1、培养学生阅读、理解及自学能力．
2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．
3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．
4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．
5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．
6、培养学生的实际动手操作能力．
三、情感目标
1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．
2、让学生体会对称美．
教学建议教材分析及相关教法建议
1、要让学生知道，由于交变电流的电压、电流等的大小和方向都随时间作周期性变化，就需要多一些物理量来描述它不同方面的特性．如：周期和频率表示交变电流周期性变化的快慢，最大值表明交变电流在变化过程中所能达到的最大数值，反映了交变电流的变化范围．
2、交变电流的有效值表示交变电流产生的平均效果，是教学的重点，也是教学的难点．首先要使学生明白引入有效值的必要：由于交变电流的大小和方向随时间变化，它产生的效果也随时间而变化，而实用中常常只要知道它的平均效果就可以了．为此引入有效值的.概念；进而让学生知道怎样衡量交变电流的平均效果，即用与交变电流有相同热效应的直流来表示交变电流的平均效果，从而明确有效值的物理意义．
3、要让学生知道，提到交变电流的电压、电流、电动势时，如果不加特别说明，通常指的都是交变电流的有效值，电表测量的数值，也都是有效值．正弦电流的有效值和最大值的关系，课本中是直接给出的，不要求加以证明．但它十分有用，应要求学生记住．还要让学生明确地知道，这一关系只对正弦式电流成立，对其他波形的交变电流并不成立，物理教案表征交变电流的物理量-高二物理教案，教案《物理教案表征交变电流的物理量-高二物理教案》。
教学重点、难点、疑点及解决办法
1、交变电流有效值概念既是重点又是难点，通过计算特殊形式的交变电流的有效值来体会和掌握它的定义 2、交变电流瞬时值确定使学生感到困难，通过例题分析使学生学会借助数学工具处理解决物理问题的能力。 --方案表征交变电流物理量 教学目的： l、掌握表征交变电流大小物理量．
2、理解有效值的定义并会用它解决相关问题．
3、掌握表征交变电流变化快慢的物理量．教学重点：表征交流电的几个物理量，特别是“有效值”教学难点：有效值的理解教学方法：启发式综合教学法教学用具：幻灯片、交流发电机模型、演示电流表、
5、高二物理《向心力和向心加速度》教学设计一等奖
教材分析
与恒定电流不同，由于交变电流的电压、电流等大小和方向都随时间做周期性变化，需要用一些特殊的物理量来描述它在变化中不同方面的特性，本节主要介绍这样一些物理量。
一、学习要求
1. 知道交变电流的周期和频率，知道我国供电线路交变电流的周期频率.
2. 知道交变电流和电压的峰值，有效值及其关系.
3、 会用图象和函数表达式描述正弦交变电流。
二、教材重点
交变电流的有效值
三、教材难点
一般电流有效值的求解
四、教学资源
通过思考讨论，使学生明白，从电流热效应上看，交流电产生的效果可以与某地恒定电流相等，由此引入有效值的概念.
1.定义：让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一周期内产生的热量相等，就把这个恒定电流的值(I或U)叫做这个交流的有效值.
课本第一次明确地用一个周期T来定义有效值，使得有效值的概念更加准确.
2. 正弦交变电流的'有效值与峰值的关系
这一关系只对正弦式电流成立，对其它波形的交变电流一般不成立. 其它波形的交变电流的有效值就根据有效值的定义去求解。
3. 几点说明：
①各种使用交变电流的电器设备上所标的额定电压、额定电流均指有效值;
② 交流电压表和交流电流表所测量的数值也都是有效值;
③将电容器接入交流电路中，其耐压值应不小于交变电流的最大值，但熔丝的选择应据有效值来确定其熔断电流;
④一般情况下所说的交变电流的数值，若无特别说明，均指有效值。
4.有效值与平均值的区别：交变电流的有效值是按照电流的热效应来规定的，对一个确定的交变电流，其有效值是一定的，而平均值是由 来确定的，其数值大小与时间间隔有关。在计算交变电流通过导体产生的热量、热功率时，只能用有效值，而不能用平均值;在计算通过导体截面的电量时，只能用交变电流的平均值，即q = t 。
典型例题
例：如图边长为L的单匝正方形线框，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，线框电阻为R，当线框绕ab边从图示位置以角速度匀速转过 的过程中，求
(1)外力所做的功;
(2)流过线框导线截面的电量
[析] 外力所做的功，即线框中产生的热量。应据线圈产生电动势的有效值求热量。一般是先求最大值，再求有效值。
线框转过 的过程中，线圈内产生的电动势最大值为：
电动势的有效值为 线圈转过 所用的时间为 .
线圈内产生的热量 .
[典型错解] E=
6、高一物理《向心加速度》教学反思
本节课对向心加速度的引入是从运动和力的关系着手讨论，一是由物体做匀速圆周运动的受力情况来说明向心加速的方向；二是根据加速度的定义式：推导向心加度度的表达式。
本节课的重点是理解匀速圆周运动的加速度一定指向圆心，就这点我对教材做了适当调整：先讲圆周运动的合外力，后讲向心加速度，这样就抓住了物理问题的本质，使学生能较好的接收和理解。对于匀速圆周运动的加速度为什么都指向圆心，我从两个方面进行了探讨：
①通过课本上的两幅图片。
地球绕太阳做匀速圆周运动和细绳拉着小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动的实例，地球和小球的合力指向圆心导出匀速圆周运动的物体所受的合力指向圆心在导出匀速圆周运动的.物体加速度指向圆心；
②利用第一节曲线运动的合力和速度方向的关系探讨。
让学生把课本翻到24页看图5.6—3，如果做圆周运动的物体合力不指向圆心，可以将合力分解为半径方向的Fn和切线方向的Ft，Fn与速度垂直不改变速度大小，Ft与速度方向共线改变速度大小即物体不能做匀速圆周运动，得出结论：做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心，即加速度方向指向圆心。通过实例和理论推导能让学生更透彻的理解做匀速圆周运动的物理加速度指向圆心，从而得出向心加速度的定义。
7、《向心力》教学反思
1、细化每一个问题
课堂上设问是一门艺术！太难的问题，给学生的门槛就太高了，有些体质较弱的学生很可能被难住了，跨步过去，最终被关在了物理的门外。其实，设问的目的在于给学生学习理解新知识铺路搭桥。所以，我们设的问题就应该是学生可以一步步踏着向前走动梯子。
在这次的准备过程中，关于这一点，我的体会很深。比如，在举生活中圆周运动的例子——地球公转时，本例子的目的在于加深学生对向心力的理解，知道任何做圆周运动的物体，都需要向心力，而这个向心力是由指向圆心的合外力提供的。我最初的设计是这样的，播放地球公转视频，提问：地球为什么能绕太阳做近似圆周运动？在第一次在15班上时，提出这样的问题，学生根本没有反应，他们还不明白我的这个问题的目的是什么，所以，在我后面解释的过程中，学生还是迷迷糊糊的，不怎么理解。
在上了这节课后，在李老师的建议下，我将这一个问题分成了4个问题：
（1）地球在做什么运动？圆心在哪里？
（2）地球受什么力？
（3）合外力是哪个力？方向如何？
（4）向心力由哪个力提供？
在这样的修改之后，再在7班上，学生很快就可以理解这个问题。在探究向心力大小与哪些因素有关时也作了这样的修改，改后的效果好很多，学生理解很快，效果更明显。
其实，仔细回忆我在以前上课过程中，经常也是提出的问题，学生的回答与想要的答案差距较大，原因就在于我的问题跨度太大。对于我们的学生，应该根据学生实际，将问题细化，一步一步设问，逐步引导，让学生在回答问题过程中逐渐建立起学习物理的信心，培养学习物理的兴趣。
2、规范语言，精益求精
教师在教学过程中不经意说错的一句话，可能会在学生的脑袋里从此留下一个错误的概念，想要再订正，就比较难了，因为认的第一次认知往往是比较深刻的。所以，在教学中，应尽可能的避免口误。而要如何避免呢？只有在备课时多读、多做、多看，看多了，做多了，自然就知道这个知识，或者意思，表达的方式有哪几种，在课堂上就不会出现口误了。
3、注重细节，准备充分
教学中，有很多事是无法预料的，比如，可能这个班的背投有问题，无法用课间，或者由于系统版本问题，无法显示公式等等问题。那么，要防止这些事情的发生，只有在上课前我们就要先去班上检查一遍。物理课经常需要做实验，实验仪器是否正常，在使用仪器时可能存在什么安全隐患，这些问题我们也应该在课前做好准备，先在办公室演示，假设出现什么情况，该如何解决，这些都是必须要考虑到的。在这次准备过程中，当我在10班做演示实验时，就发生实验现象与所要的得到的结果完全相反的情况。当时在出现这种情况时，我就慌了，不知该怎么解释，最后硬是将结论直接告诉学生。分析出现这种情况的原因，还是在于我在准备时没有自己动手实验。教师备课，要备的方面其实很多，在这次比赛中，我在这方面的感触及深。
4、以学生直观感受替代老师讲授，培养学生学习物理的兴趣
兴趣是一个人力求接触、认识、掌握某种事物和参与某种活动的心理倾向。爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师”，兴趣对人的实践活动起着积极的作用，特别是对学生的学习起着推动作用，是学生学习积极性中一个最积极、最活跃的心理因素。而直观教学手段是培养学生学习兴趣的有效方法，在学习过程中，是促进学生思维发展的必要条件。学生以直观感受形式获取知识，比如：观看视频资料、自己动手实验等，与由老师传授知识相比，直观感受的效果要好很多。这一点，在这次准备的过程中，感触也很深。
在我原来的教学设计里，在给出向心力的定义之后，我只是加了一句文字说明，说明任何作圆周运动的物体都需要向心力，这个向心力是由指向圆心的合外力提供的。只是这样的一句说明，而没有相应的实例分析。
在我将教学设计拿给科组老师讨论时，他们都一致认为要加上几个实例的分析。后来，我在此处加上了实例，包括演示地球公转、用塑料杯罩住钢球让钢球做圆周运动、圆锥摆等。在学生有了这些圆周运动的体验之后，紧接着让学生用刚学过的知识来解释为什么物体会做圆周运动，通过分析，加深对向心力的理解。在作了这样的.修改之后，再在上课时，学生就能更好的理解向心力了。而且，这样的设计还降低了老师上课负担，不必费尽口舌去解释。
教师在课堂上怎样解放自己，其实还是在于我们对课堂的设计上，有没有找到简便、灵活、适用的方法。有些地方学生能完成的，老师不要代替学生完成。特别是我们的学生，如果课堂上一味地接收，必然失去学习兴趣，而如果课堂上学生自己动手动脑的部分多了，课堂气氛自然就好了，学生学习积极性就高了。
以上是我在这次比赛课准备过程中的一点体会。经过这次的比赛，使我对一些问题认识更深了。这对我今后的教学是一个很好的指导。
8、《向心力》教学反思
这节课的教学重点是向心力，由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力是教材所用的方法，.这与以前的先学习向心力再学习向心加速度有所不同，学生对于向心力的理解不是很清楚，本节重点突出了向心力的理解及向心力在圆周运动中的作用。而向心力概念的学习，应及时强调指出，向心力是根据力的效果命名的，而不是根据力的性质命名的，它不是重力、弹力、摩擦力等以外的特殊力，而是做匀速圆周运动的质点受到的合外力，沿着半径指向圆心，它的方向时刻改变，本节的难点是运用向心力、向心加速度知识解释有关现象，处理有关问题。在学习时可以让学生认识实例：用细线系着的小球在水平面上做匀速圆周运动或是一些生活中的实例让学生体验或观察，从而引入向心力概念。
（1）向心力
向心力的教学是循着先进行理论分析，再进行实验验证的顺序。从理论角度出发，根据牛顿第二运动定律，就可以得出做匀速圆周运动的物体受到的合外力的方向和大小，即向心力的方向和大小。在完成上述的讲解之后，向学生指出，圆周运动中力与运动的关系，遵循的仍然是牛顿运动定律。
教科书为了让学生对向心力有一个感性认识，设计了“实验”栏目----“用圆锥摆验证向心力的表达式”。
本实验尽量使用通用器材而不是专用器材来做。如果能用生活中常见的物品做就更好。这样做的好处是：一方面可以减少由于器材引起的困难，确保实验的开展。另一方面，用生活中常见的物品做实验会拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在我身边，对科学产生亲近感。
教材没有采用向心力演示器，因为条件的限制，向心力演示器不能做学生实验。用圆锥摆来验证向心力的表达式，很容易让学生分组实验。这个实验的优点除了器材易得外，摆球受力的分析方法也是以后常用的，熟练掌握有利于后面的学习。这个实验的难点在于不易保持摆球的圆周运动，但由于是估测，小球能转一两圈也就可以了。
学生通过圆锥摆的实验后，很容易理解向心力是按效果命名的，是由其他性质的力提供的；当然圆锥摆实验中的向心力方向时时不同，是由不同方向的'绳子拉力和重力合成后提供的。由于拉力是不同方向的，作为初次分析向心力来说难度较大，会影响向心力与哪些因素有关的教学主线。教学中强调拉力沿绳方向，不过分强调拉力的不同方向，也能减小些学生理解的难度。就这一点来说，使用向心力演示仪还是有优点的
（2）变速圆周运动和一般曲线运动
这部分内容的目的，是要学生在更一般、更广阔的背景下认识圆周运动和曲线运动。在这部分内容教学时，把握好难度。例如，分析一般情况下的变速圆周运动的问题时，尽管提到切向分力和法向分力，并不要求学生掌握这些概念；教材中提到一般曲线运动的研究方法，目的是让学生开阔视野，教学中不必进行定量研究。
（3）“做一做”
“做一做”栏目的内容，是要学生获得向心力大小跟物体做圆周运动半径大小关系的体验。做好教科书中的“抡绳子调节沙袋速度的大小”实验是引入讨论的关键。
本实验“做一做”栏目可以让学生在课外完成。这是个构思与设计都很好，便于学生操作的体验性的实验。通过体验，学生获得直接的感性认识，对正确的物理直观思维的形成大有裨益，要鼓励学生尝试；另外，也应让学生体会该实验操作设计中富含的思想方法。
9、《向心力》教学反思
参加这次的深圳市青年教师教学技能比赛，能够顺利完成，首先要特别感谢吕文彬校长和李智组长的悉心指导，在准备过程中，他们给了我很大的帮助，提出了很多宝贵的意见，这些意见不仅对我这节课有很大帮助，还对我日后的教学起到了指引的作用。
总结在这次比赛过程中我在教学方面的收获，可以归纳为以下四个方面。
1、细化每一个问题
课堂上设问是一门艺术！太难的问题，给学生的门槛就太高了，有些体质较弱的学生很可能被难住了，跨步过去，最终被关在了物理的门外。其实，设问的目的在于给学生学习理解新知识铺路搭桥。所以，我们设的问题就应该是学生可以一步步踏着向前走动梯子。
在这次的准备过程中，关于这一点，我的体会很深。比如，在举生活中圆周运动的例子——地球公转时，本例子的目的在于加深学生对向心力的理解，知道任何做圆周运动的物体，都需要向心力，而这个向心力是由指向圆心的合外力提供的。我最初的设计是这样的，播放地球公转视频，提问：地球为什么能绕太阳做近似圆周运动？在第一次在15班上时，提出这样的问题，学生根本没有反应，他们还不明白我的这个问题的目的是什么，所以，在我后面解释的过程中，学生还是迷迷糊糊的，不怎么理解。在上了这节课后，在李老师的建议下，我将这一个问题分成了3个问题——（1）地球在做什么运动?圆心在哪里？(2)地球受什么力？（3）合外力是哪个力？方向如何？（4）向心力由哪个力提供？在这样的修改之后，再在7班上，学生很快就可以理解这个问题。在探究向心力大小与哪些因素有关时也作了这样的修改，改后的效果好很多，学生理解很快，效果更明显。
其实，仔细回忆我在以前上课过程中，经常也是提出的问题，学生的回答与想要的答案差距较大，原因就在于我的问题跨度太大。对于我们的学生，应该根据学生实际，将问题细化，一步一步设问，逐步引导，让学生在回答问题过程中逐渐建立起学习物理的信心，培养学习物理的兴趣。
2、规范语言，精益求精。
教师在教学过程中不经意说错的一句话，可能会在学生的脑袋里从此留下一个错误的概念，想要再订正，就比较难了，因为认的第一次认知往往是比较深刻的。所以，在教学中，应尽可能的避免口误。而要如何避免呢？只有在备课时多读、多做、多看，看多了，做多了，自然就知道这个知识，或者意思，表达的方式有哪几种，在课堂上就不会出现口误了。
3、注重细节，准备充分。
教学中，有很多事是无法预料的，比如，可能这个班的背投有问题，无法用课间，或者由于系统版本问题，无法显示公式等等问题。那么，要防止这些事情的发生，只有在上课前我们就要先去班上检查一遍。物理课经常需要做实验，实验仪器是否正常，在使用仪器时可能存在什么安全隐患，这些问题我们也应该在课前做好准备，先在办公室演示，假设出现什么情况，该如何解决，这些都是必须要考虑到的。在这次准备过程中，当我在10班做演示实验时，就发生实验现象与所要的得到的结果完全相反的情况。当时在出现这种情况时，我就慌了，不知该怎么解释，最后硬是将结论直接告诉学生。分析出现这种情况的原因，还是在于我在准备时没有自己动手实验。教师备课，要备的方面其实很多，在这次比赛中，我在这方面的感触及深。
4、以学生直观感受替代老师讲授，培养学生学习物理的兴趣
兴趣是一个人力求接触、认识、掌握某种事物和参与某种活动的心理倾向。爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师”，兴趣对人的实践活动起着积极的作用，特别是对学生的学习起着推动作用，是学生学习积极性中一个最积极、最活跃的心理因素。而直观教学手段是培养学生学习兴趣的有效方法，在学习过程中，是促进学生思维发展的必要条件。学生以直观感受形式获取知识，比如：观看视频资料、自己动手实验等，与由老师传授知识相比，直观感受的效果要好很多。这一点，在这次准备的过程中，感触也很深。
在我原来的教学设计里，在给出向心力的定义之后，我只是加了一句文字说明，说明任何作圆周运动的物体都需要向心力，这个向心力是由指向圆心的合外力提供的。只是这样的一句说明，而没有相应的实例分析。在我将教学设计拿给科组老师讨论时，他们都一致认为要加上几个实例的分析。后来，我在此处加上了实例，包括演示地球公转、用塑料杯罩住钢球让钢球做圆周运动、圆锥摆等。在学生有了这些圆周运动的体验之后，紧接着让学生用刚学过的知识来解释为什么物体会做圆周运动，通过分析，加深对向心力的理解。在作了这样的修改之后，再在上课时，学生就能更好的理解向心力了。而且，这样的设计还降低了老师上课负担，不必费尽口舌去解释。
教师在课堂上怎样解放自己，其实还是在于我们对课堂的设计上，有没有找到简便、灵活、适用的方法。有些地方学生能完成的，老师不要代替学生完成。特别是我们的学生，如果课堂上一味地接收，必然失去学习兴趣，而如果课堂上学生自己动手动脑的部分多了，课堂气氛自然就好了，学生学习积极性就高了。
以上是我在这次比赛课准备过程中的一点体会。经过这次的比赛，使我对一些问题认识更深了。这对我今后的教学是一个很好的指导。