| 一、教材分析：
本节是高中物理中很关键的内容，在此之前，学生已经学习过匀速圆周运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量（v、ω、T）及其计算式。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。
二、学情分析
1、高一学生的学习心理特点：
初中物理教学是以直观教学为主，而高中物理主要是以实验推理为主。高一学生逻辑推理能力和抽象思维能力不是很强，不注重对知识内涵的研究，通常是记住一些相关的公式和规律，以为在考试中会用来解题就行了。另一方面，高一学生的思维非常活跃，可塑性强，容易受老师教学思路的影响形成思维定势，如果教师教法得当，学生容易形成科学的思维方法。所以，在教学中，同样要遵循从感性到理性的认识规律，抓住学生的心理特点进行教学设计。
2、已有的知识结构。
学生的学习过程是学生原有认知结构中的有关知识和新学内容相互作用形成新的认知结构的过程。物理认知结构就是学生头脑里的物理知识按自己理解的深度和广度，结合自己的感觉、知觉、记忆思维、联想等认知特点，组合成一个具有内部规律的整体结构。
通过前几节内容的学习，学生已经掌握了曲线运动的一般规律，知道物体做曲线运动的条件是物体所受的合外力方向与速度方向不在同一直线上。学习了处理曲线运动的重要方法——运动的合成和分解。之后，利用运动的分解知识研究了平抛运动，还引入角速度、线速度、周期、转速等物理量描述了匀速圆周运动的规律。分析学生已掌握的知识结构后，结合下一节课的教材结构特点，制定更有效的突破难点的策略。
三、教学目标
1、知识与技能
（1）理解向心力和向心加速度的概念，知道向心力的大小与哪些因素有关。
（2）理解向心力和向心加速度的公式的确切含义，能运用公式解答有关问题。
（3）知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在圆周上某一点的向心加速度。
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，使学生在科学探究中真正体会到科学探究的魅力，体验到成功的快乐。
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。
四、教学重点与难点
1、重点：向心力大小与m、r、ω的关系
2、难点：（1）理解向心力的概念；
（2）理解公式a=rω2 和a=v 2/r。
五、教学方法：启发、讨论、实验探索法
六、教学媒体：多媒体器材、课件、向心力演示器等
七、教学设计指导思想
建构主义和启发式教学理论启示我们要转变教学观念，创造以“学生为主体，教师为主导”的教学环境，使学生在真实的情景中完成任务，改变我们长期存在的教师在台上讲，学生在台下听的灌输式教学，充分发挥学生学习的自主性，引导学生主动发现问题，分析信息，主动建构良好的认知结构，培养创新精神。
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，在对物体进行受力分析时，往往还外加一个向心力。为了突破重点，难点，只有学生主动参与探究的全过程，成为学习的主体，才能激发学生的求知欲望，加深对知识的理解。在探究过程中，教师要给学生提供必要的实验器材和多媒体资源，引导学生去发现问题，使学生产生探究的动机，从而提出问题，解决问题，体验问题。整个教学过程中，教师是一个引导者和参与者，组织者和帮助者，学生是学习的主人，课堂上教师要组织引导学生交流讨论，充分重视学生在探究过程中的情感、态度与价值观的培养。
本节课的设计流程为：创设情境→发现问题→进行猜想→探索研究→得出结论→指导实践。
八、教学过程
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教师活动
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学生活动
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设计思路
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| 复习导入：
上节课我们学习了描述匀速圆周运动快慢的物理量线速度v、角速度ω和周期T。它们之间有什么关系呢？
物体做曲线运动时，必定受到与速度方向不在同一直线上的合力的作用。在匀速圆周运动中，物体的速度（方向）时刻在发生变化，这种变化一定是由于力而引起的。那么，做匀速圆周运动的物体究竟受到了怎样的力呢？这正是我们今天要研究的问题。
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思考回答：v =ωr
ω=2π/T
v=2πr/T
思考回答：匀速圆周运动是曲线运动，做匀速圆周运动的物体必定也受到与速度方向不在同一直线上的合力的作用。
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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，并为后面受力分 析得出向心力的概念起到很好的铺垫作用。
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| 1、向心力
1.1向心力的概念
引入：中国是杂技大国，有一个大型杂技叫飞车走壁，不知道大家看过没有？（展示课件，教师介绍飞车走壁的杂技）
车在做圆周运动，那在我们身边还有哪些做圆周运动例子呢？
除此之外，老师还准备了几个圆周运动的实验。（课件展示： ①小球在水平光滑桌面上做圆周运动；②圆锥摆；③人造卫星绕地球做圆周运动）
上述这些物体在运动方面具有共同特点——都做圆周运动。那么，它们在受力方面是否也具有共性特点呢？请同学们对每个物体进行受力分析，并寻找它们在受力方面的共同点。
这个力是重力、弹力、摩擦力或其他力的合力，我们称它为向心力。向心力是按效果命名的。
1.2向心力的方向
由向心力的概念得出，其方向总是指向圆心，且与运动方向垂直.
1.3向心力的来源
向心力不是物体的实际受的新的力，是按物体的具体实际运动效果来命名，它本质上是一种合力。它可以由重力、弹力和摩擦力中的其中一个力来提供，也可以由它们的合力来提供。
1.4向心力的作用效果
只改变速度的大小，不改变速度的方向。
1.5巩固练习：
请大家分析下面物体的向心力是由什么力提供的？（课件展示：①旋转的餐桌上的盘子；②旋转的漏斗内的玻璃球；③游乐场的海盗船）
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观察课件，思考回答。
列举例子
讨论交流，进行受力分析，寻找共同点：做匀速圆周运动的物体的受力都有一个共同特点，既都存在一个指向圆心方向的力。
思考回答
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用多媒体呈现直观刺激材料，引起学生注意，创设问题情境，启发学生解决问题。
借助物理课件，使抽象的问题具体化。
飞车走壁、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。
课堂及时巩固。加深学生对物理概念的理解。
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| 2、探索向心力大小与什么因素有关
向心力大小与哪些因素有关呢？是什么样的函数关系呢？
请同学们先用手中的实验器材进行实验，在根据你对实验的观察，提出猜想。
刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关，那么，我们的猜想是否正确呢？我们将通过怎样的实验来检验一下，先请思考：a.向心力可能与那么多因素有关，怎样研究？请大家说说实验步骤。b.实验中如何控制变量？需观察、记录什么？
围绕如何定量表示向心力大小，便于改变实验条件，控制变量寻找影响因素的实验设计思路，引出向心力演示器。
介绍仪器的结构
提出实验思路：改变实验条件—进行实验—得出实验结论—总结物理规律。
课件演示（显示向心力演示器的俯视图，标尺没有画出，只标明实际使用的塔轮、皮带绕法和小球的位置，便于学生认清实验条件）。
指导学生探究性实验.
组织学生讨论交流,总结实验结果:
师生共同总结物理规律: 向心力与质量、角速度和运动半径有关，并满足表达式F=kmrω2.当取国际单位时k=1,则F=mrω2.如果用线速度来表示则表达式变形为F=mv2/r。
3、向心加速度
3.1向心加速度的概念、方向
根据牛顿第二定律F=ma，加速度与合力有瞬时对应关系，且加速度方向总是与合力方向相同。做圆周运动的物体，在向心力F的作用下，必然产生一个加速度，这个加速度的方向与向心力的方向相同，总指向圆心，叫做向心加速度。
3.2向心加速度的大小
启发学生根据牛顿第二定律和向心力的公式推导向心加速度的计算公式。
3.3向心力、向心加速度公式的物理意义
启发学生讨论交流，得出结论。①对于某确定的匀速圆周运动，V、ω、R 大小是不变的，故向心力、向心加速度的大小也是不变，但方向是时刻变化的，故匀速圆周运动是瞬时加速度矢量的方向不断变化的变速运动。
②因为ω，V是瞬时速度，向心加速度是瞬时加速度；
③公式的使用范围：不仅使用于匀速圆周运动，而且适用于一般的曲线运动。
4、巩固训练
投影展示分层练习题：①一圆盘可绕通过中心o且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做匀速圆周运动，如图.问木块受几个力的作用？各是什么性质的力?方向
如何？木块所受
的向心力是由什
么力提供的?
②要使一个3千克的物体，在半径为2米的周圆上以4m/s的速度运动，需要多大的向心力？
③春兰XPB46-801全自动洗衣机脱水转速为800转/分，内桶直径为400mm，试计算该脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？为什么脱水桶能使衣服脱水？
5、归纳总结 ，学法指导
6、布置作业：
（1）课后练习②⑥⑦；
（2）向心加速度的矢量分析；
（3）动手做一做“感受向心力”实验。
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学生分成几个小组，利用老师提供的实验器材，自己设计实验，初步判断出向心力与质量、线速度、半径有关（说出观察到的现象和判断依据）
讨论实验方法和步骤，列出记录表格。
控制变量法：
①m、ω不变，研究F与r关系；
②ω、r不变，研究F与m关系
③m、r不变，研究F与ω关系
观察课件
自主探究:
①m、ω相同，研究F与r的关系；
②ω、r相同；研究F与m的关系;
③m、r相同，研究F与ω的关系.
分析实验数据，进行讨论交流
由F=ma，F=mrω2
F=mv2/r得出： a= rω2 或a= v2/r。
讨论交流，理解公式的确切含义
练习作答
学生回顾本课的探究过程，总结本节课学习的内容。
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提出问题，鼓励学生大胆猜测.
确定探究的问题重点
猜想是否正确，要靠实验检验。
由于向心力演示器结构较复杂，且放在讲台上学生难于看清实验条件，采用多媒体课件显示装置的俯视简图和列表格记录实验结果。
此实验是本堂课的重头戏也是培养学生观察能力和创新能力的关键环节。采用边实验边讲解的探索式教学法，目的是增加学生的感性认识，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，活跃学生思维，提高知识传授和思维训练的效果。
培养学生数学知识在物理问题的应用能力和实验操作能力，体验探究过程。
根据牛顿第二定律的分析得出向心加速度的概念，抓住了向心加速度的本质，使学生正确认识到向心加速度是结果,而向心力是内因。
加强新旧知识的联系，激发学生探索新知识的欲望。
每一个物理规律和公式都有其确切的含义和适用范围，只有弄清它的确切含义，认清其适用范围才能根本上把握规律的内涵和外延。
由特殊到一般
因材施教，分层指导。
组织学生运用结论解决一些实际问题，这是检查学生对知识的理解和巩固的一种手段，也是实现知识迁移和知识的重要环节。通过运用和深化，使学生的知识、技能逐渐转化为能力和素质，这是学生完成自身发展的延续。
练习③源于生活，体现了从生活走向物理的课程理念。
归纳总结，形成知识的整体结构。
作业是课堂探究的继续和延伸，开放式的作业能使学生思路更加开阔。
| 九、教学反思
该教学设计创建的物理情景、提供的实验方案，不仅使学生经历了建立概念、发现规律的过程，也很好地落实了过程目标和情感目标。具体的说，有以下几方面：
1、本教学设计先讲向心力，后讲向心加速度，这样就抓住了物理问题的实质，使学生能较好的接受和理解。
2、本教学设计具有较强的实用性和可操作性，将教育理论与各教学环节有机结合，在教学中体现教改精神。在实际的课堂教学中，很好地发挥了学生的主动性，课堂气氛活跃，学生能在愉快的教学环境中获得知识和培养思维能力。
3、本教学设计是探究性学习模式在物理教学的应用,真正体现了“以学生为中心” 、“教师为主导、学生为主体”的教学原则。
4、按照教学手段是为教学目的服务的原则，恰当有效地将信息技术与物理课程相整合。
5、本节课中，还设计了不少巩固训练，有不少都来源于生活实际，让学生体会物理与生活之间的密切联系。
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