资源简介

6.2 向心力 教学设计
序号 项目 内容
一、课标要求 条目 说明
运动与相互作用 依据课程标准“运动与相互作用”主题1.3内容要求：理解向心力的概念，会用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的受力，能用实验探究向心力大小与m、r、ω 的关系，能用向心力公式解决实际问题。
核心素养 培养物理观念（向心力是效果力）、科学思维（控制变量法+图像法）、科学探究（传感器测F-ω曲线）、科学态度与责任（安全转速与工程伦理）。
二、教学内容与重难点 条目 说明
教学内容 1. 向心力定义、方向、效果；2. 向心力来源实例（圆锥摆、漏斗、转盘、绳球等）；3. 向心力大小实验探究（F∝m、F∝r、F∝ω ）；4. 向心力表达式Fn=mω r=mv /r；5. 变速圆周运动与一般曲线运动（Fn+Fτ）；6. 曲率半径与最高点速度计算。
教学重点 向心力是效果力；向心力大小与ω 成正比；会用Fn=mω r列式。
教学难点 “效果力”理解；变速圆周运动中合力不指向圆心；曲率半径法处理一般曲线。
三、学生学情 条目 说明
知识基础 已掌握匀速圆周运动v、ω、an，但对“合力提供向心力”缺乏直观体验；对“效果力”概念易误解。
能力水平 能使用传感器、能画受力图；具备初步控制变量能力；对“合力不指向圆心”需实例引导。
兴趣与动机 对“空中飞椅”“漏斗球”等游乐项目感兴趣；愿意用传感器比拼谁测得准。
四、学习目标（四维核心素养） 维度 内容
1. 物理观念 形成“向心力是使物体做圆周运动的合力效果，方向始终指向圆心”的观念；知道向心力不是新性质的力，而是重、弹、摩等力的合力或分力。
2. 科学思维 能用“控制变量法”探究F与m、r、ω 关系；会用F-ω 图像斜率求m·r；会用曲率半径法处理一般曲线最高点。
3. 科学探究 经历“感受→猜想→控制变量实验→图像处理→表达式得出”完整探究链条；能对同一现象用传感器与手摇两种方法互证。
4. 科学态度与责任 认识“游乐设施限速”是向心力安全阈值；树立“实验数据是检验真理唯一标准”的信念；养成“先估算后实验”的安全习惯。
五、评价任务 任务类型 说明
课堂提问 向心力来源是哪种力？F与ω 关系如何验证？
实验操作 观察学生能否“缓慢匀速转动手柄”并准确记录F-ω平台值。
数据处理 检查学生用F-ω 图像斜率计算m·r误差<5%。
生活解释 能否用向心力解释“飞椅限速”并写安全警示。
六、教学准备 准备 说明
教师 PPT课件、向心力演示器（塔轮+传感器+标尺）、圆锥摆装置、漏斗+小球、力传感器+数据采集器、手机Phyphox测角速度、曲率半径动画。
学生 自带计算器、手机；分组（4人/组），明确操作员、记录员、汇报员；预习“控制变量法”。
七、学习活动设计（40分钟连续） 环节 教师活动（详案） 学生活动（详案） 时间安排 设计意图
1.新课引入 ①PPT：空中飞椅视频，提问“谁提供向心力？方向？” ②板书：向心力→指向圆心。 ①学生口答“绳子拉力，指向圆心”。 ②记录“向心力”关键词。 2' 用“游乐项目”激活兴趣。
2.感受向心力 ①示范：手摇绳球，换不同m、r、ω，让学生感受拉力变化。 ②提问：拉力与什么因素有关？ ①学生轮流感受，口答“m大、ω大、r大，拉力大”。 ②记录“三因素”关键词。 3' 用“手感”激活猜想。
3.控制变量实验 ①演示：向心力演示器，先m不变，ω倍增，F读数4倍；再ω不变，r倍增，F读数2倍。 ②板书：F∝ω ，F∝r，F∝m。 ①学生记录F读数，齐答“F与ω 成正比”。 ②记录“控制变量结论”关键词。 5' 用“实时读数”体验定量关系。
4.表达式得出 ①板书：F=mω r，F=mv /r；强调“效果力”。 ②提问：向心力是新力吗？ ①学生口答“不是新力，是合力效果”。 ②记录“效果力”关键词。 3' 用“板书推导”突破概念难点。
5.来源实例1-6 ①PPT：依次展示月球、转盘、漏斗、圆锥摆、玻璃漏斗、碗，让学生指“谁提供向心力”。 ②小结：重力、弹力、摩擦力或其分力。 ①学生举牌指力，齐答“地球引力/静摩擦/支持力分力”。 ②记录“来源多样”关键词。 5' 用“多实例”固化来源判断。
6.圆锥摆计算 ①示范：m=0.1kg，r=0.3m，ω=4rad/s，算F=0.48N。 ②提问：若ω加倍，F变为多少？ ①学生口算F=4×0.48=1.92N。 ②记录“F∝ω ”关键词。 3' 用“即时计算”体验平方关系。
7.变速圆周运动 ①PPT：链球加速，受力分解图，Fn向心，Fτ切向。 ②板书：合力不指向圆心→变速圆周运动。 ①学生画受力图，标Fn、Fτ。 ②记录“Fn改方向，Fτ改大小”关键词。 4' 用“分解图”突破变速难点。
8.曲率半径例题 ①PPT：平抛最高点曲率半径，用ρ=v /an，算得ρ=v0 /g。 ②提问：最高点an是多少？ ①学生口答“an=g”，算得ρ= v0 /g。 ②记录“曲率半径法”关键词。 4' 用“最高点”体验曲率半径。
9.例题演练 ①PPT：例题1~3，现场计算圆锥摆、绳球、传感器三种情况。 ②统计结果，误差<5%过关。 ①学生分组计算，结果与答案一致。 ②记录“多题归一”关键词。 5' 用“多题归一”固化表达式。
10.即时测 ①PPT：例题4曲率半径题，30秒抢答。 ②统计正确率，错误者起立纠正。 ①学生抢答C，理由“ρ=v0 /g”。 ②错误者口述“误选v0/g”。 2' 用高考题快测达标。
11.总结提升 ①口诀板：F=mω r，方向指向圆心，来源多样，变速加切向。 ②布置课后完成例题精选。 ①学生齐读口诀，拍照保存。 ②记录作业要求。 2' 形成知识-方法双网络。
八、作业设计 类型 内容
基础性作业 完成PPT例题1~4，并在每题旁注明向心力来源（重力/弹力/摩擦力/合力）。
拓展性作业 ①用自家绳子+小球做圆锥摆，用手机Phyphox测ω，计算F并与拉力比对，写200字实验报告。②查阅“游乐设施限速”资料，用100字说明其向心力安全阈值计算方法。
九、板书设计（含十、教学反思） 板书区域 内容
主板书 6.2 向心力 1. 定义：合力指向圆心，效果力 2. 大小：F=mω r=mv /r 3. 来源：重、弹、摩或其分力 4. 变速：Fn+Fτ，ρ=v /an
教学反思 成功：向心力演示器实时显示F随ω 线性增加，学生自发鼓掌“原来真成正比”；手摇圆锥摆测得F=0.48N与理论值误差<3%，体验成功。不足：变速圆周运动讲解时间略紧，部分学生未完全画清Fτ方向。改进：下次课前发“变速受力分解模板”，课堂直接标注，节省2分钟用于曲率半径计算展示。

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