一、教学目标
1. 知识与技能
理解向心力的定义，知道它是效果力而非独立力。
掌握向心力公式 ( F_n = m frac{v^2}{r} = momega^2 r )，并能进行简单计算。
分析匀速圆周运动中的向心力来源（如重力、弹力、摩擦力的合力）。
2. 过程与方法
通过实验探究向心力与质量、角速度、半径的关系，体验控制变量法的应用。
学会用牛顿第二定律推导向心力公式，培养逻辑推理能力。
3. 情感态度与价值观
通过实例（如过山车、汽车转弯）感受物理与生活的联系，增强安全意识。
在实验探究中培养科学态度和合作精神。
二、教学重点与难点
重点：
向心力的概念及公式推导。
匀速圆周运动中向心力的来源分析（如绳模型、转盘摩擦力等）。
难点：
理解向心力是效果力而非独立力。
变速圆周运动中合力分力的作用（法向与切向分力）。
三、教学过程设计
1. 导入新课（5分钟）
情境导入：展示视频或图片（如过山车、飞椅、水流星），提问：“为什么物体会做圆周运动而不飞离轨道？”引导学生思考力的作用方向。
实验演示：用细线拴住小球在水平面内做圆周运动，剪断细线后观察小球运动轨迹，引出向心力的方向。
2. 讲授新课（25分钟）
向心力的定义与方向
通过受力分析（如水平转盘上的木块、圆锥摆）向心力是合外力，指向圆心，与速度方向垂直。
强调向心力是效果力，可能由单一力或多个力的合力提供。
公式推导与实验验证
从牛顿第二定律 ( F = ma ) 和向心加速度公式 ( a_n = frac{v^2}{r} = omega^2 r ) 推导向心力表达式。
分组实验：利用向心力演示器或自制装置（如绳子+砝码），探究 ( F_n ) 与 ( m )、( omega )、( r ) 的关系，记录数据并验证公式。
实例分析
汽车转弯：分析向心力由摩擦力或路面倾斜的支持力提供，讨论安全速度条件。
竖直圆周运动（如水流星）：分析最高点与最低点的向心力来源及临界条件。
3. 巩固练习（10分钟）
基础题：计算匀速圆周运动的向心力（如已知 ( m=0.2 ,
ext{kg} )，( r=0.5 ,
ext{m} )，( T=2 ,
ext{s} )，求 ( F_n )）。
拓展题：分析变速圆周运动中合力的切向分力与法向分力的作用。
4. 课堂小结（5分钟）
总结向心力的定义、公式及来源。
强调向心力的“效果力”属性，并对比匀速与变速圆周运动的区别。
四、作业设计
1. 实践任务：观察生活中的圆周运动现象（如洗衣机脱水桶），撰写分析报告。
2. 计算题：结合实例（如地球绕太阳公转），应用向心力公式计算相关参数。
五、教学资源
实验器材：向心力演示器、细绳、砝码、铁架台。
多媒体辅助：PPT课件（含动画演示向心力方向与分力作用）。
六、教学反思
亮点：通过实验探究和实例分析，学生能直观理解抽象概念。
改进点：针对基础薄弱学生，可增加分步引导的练习题。
此教案整合了实验探究、公式推导与生活实例，符合核心素养导向的教学要求，适合作为高中物理《向心力》章节的教学参考。
