高中物理新课标人教版必修2优秀教案：向心力7页

7 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.
2.表达式：an= =rω2.
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：
Fn=m an=m =m rω2=mr( )2.
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
r
v 2
R
v 2
T
π2

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...