2024-2025学年高中物理 第二章 匀速圆周运动 2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度教学实录1 教科版必修2

2024-2025学年高中物理第二章匀速圆周运动2匀速圆周运动的向心力和向心加速度教学实录1教科版必修2科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第二章匀速圆周运动2匀速圆周运动的向心力和向心加速度教学实录1教科版必修2教材分析2024-2025学年高中物理第二章“匀速圆周运动”中“2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度”的教学实录，以教科版必修2教材为基础，紧密围绕匀速圆周运动的基本概念、向心力及向心加速度的计算公式和物理意义展开，旨在让学生理解匀速圆周运动中的受力情况，掌握相关公式，并能运用所学知识解决实际问题。核心素养目标1.理解匀速圆周运动的性质，培养学生抽象思维能力。

2.掌握向心力、向心加速度的计算公式，提高学生数学建模能力。

3.通过分析实际问题，提升学生运用物理知识解决实际问题的能力。

4.强化科学探究意识，培养学生严谨的科学研究态度。学习者分析1.学生已经掌握的知识：学生在之前的学习中已经学习了基本的力学知识，包括牛顿运动定律和力的合成等，这为理解匀速圆周运动的向心力和向心加速度提供了基础。

2.学习兴趣、能力和学习风格：高中学生对物理学科通常持有较高的兴趣，尤其是在探索自然规律方面。他们的能力水平参差不齐，部分学生可能在数学和物理的抽象思维能力上有所欠缺。学习风格上，有的学生偏好通过实验观察来理解物理现象，而有的学生则更倾向于通过数学推导来掌握概念。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在理解匀速圆周运动的向心力和向心加速度时可能遇到的困难包括：对圆周运动的几何和动力学关系理解不足，难以将抽象的物理概念与具体的数学表达式联系起来；在解决实际问题时，可能难以将理论应用于复杂情境中；此外，学生可能对向心力方向和向心加速度方向的理解存在混淆。教学方法与策略1.采用讲授法结合实例分析，帮助学生理解向心力和向心加速度的概念。

2.通过小组讨论，引导学生运用牛顿第二定律推导向心加速度公式。

3.设计实验活动，让学生通过实际操作体验向心力的作用。

4.利用多媒体展示匀速圆周运动的动画，帮助学生直观理解运动过程。

5.安排角色扮演，让学生模拟物理学家解决问题，提高学习兴趣和参与度。教学过程设计一、导入环节（5分钟）

1.创设情境：播放一段关于汽车在圆形跑道上的匀速行驶的视频，引导学生观察车辆的运动轨迹。

2.提出问题：汽车在圆形跑道上行驶时，受到哪些力的作用？这些力的方向如何？

3.学生回答：重力、支持力和向心力，向心力指向圆心。

4.引入新课：今天我们将探讨匀速圆周运动中的向心力和向心加速度。

二、讲授新课（20分钟）

1.向心力概念：介绍向心力的定义，强调其方向始终指向圆心。

2.向心力计算：讲解向心力的计算公式，结合实例进行推导。

3.向心加速度概念：介绍向心加速度的定义，强调其方向与向心力方向相同。

4.向心加速度计算：讲解向心加速度的计算公式，结合实例进行推导。

5.牛顿第二定律应用：引导学生运用牛顿第二定律，推导出向心加速度与向心力的关系。

6.学生互动：提问学生关于向心力和向心加速度的问题，鼓励学生积极参与讨论。

三、巩固练习（10分钟）

1.练习一：计算汽车在圆形跑道上的向心力和向心加速度。

2.练习二：分析自行车在转弯时的受力情况，计算向心力和向心加速度。

3.学生展示：请部分学生展示解题过程，教师点评并纠正错误。

四、课堂提问（5分钟）

1.提问一：向心力和向心加速度有何区别？

2.提问二：如何判断物体是否做匀速圆周运动？

3.学生回答：向心力始终指向圆心，向心加速度方向与向心力方向相同。

五、师生互动环节（5分钟）

1.教师提问：在匀速圆周运动中，向心力与速度有何关系？

2.学生回答：向心力与速度的平方成正比。

3.教师提问：向心加速度与速度有何关系？

4.学生回答：向心加速度与速度的平方成正比。

5.教师总结：向心力和向心加速度都与速度的平方成正比。

六、核心素养拓展（5分钟）

1.引导学生思考：匀速圆周运动在生活中的应用有哪些？

2.学生讨论：汽车在转弯、地球绕太阳公转等。

3.教师总结：匀速圆周运动在自然界和生活中有着广泛的应用。

七、总结与作业布置（5分钟）

1.总结：回顾本节课所学内容，强调向心力和向心加速度的重要性。

2.作业布置：完成课后习题，巩固所学知识。

教学时间总计：45分钟学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.理解匀速圆周运动的基本概念：通过本节课的学习，学生能够清晰地理解匀速圆周运动的定义，认识到物体在做匀速圆周运动时，速度大小不变，但方向不断变化，因此存在加速度，即向心加速度。

2.掌握向心力和向心加速度的计算：学生能够运用向心力和向心加速度的计算公式，根据物体的速度、半径和质量等参数，计算出物体在匀速圆周运动中所需的向心力和向心加速度。

3.应用牛顿第二定律解决实际问题：学生通过推导向心力和向心加速度的关系，加深了对牛顿第二定律的理解，能够将这一基本物理定律应用于解决匀速圆周运动中的实际问题。

4.提高数学建模能力：在推导和计算过程中，学生运用了数学工具，如三角函数和微积分，提高了数学建模能力，能够将物理现象转化为数学模型。

5.增强实验操作能力：通过设计实验活动，学生学会了如何设置实验、观察现象、记录数据和分析结果，增强了实验操作能力。

6.培养科学探究精神：学生在探究向心力和向心加速度的过程中，培养了提出假设、设计实验、分析数据和得出结论的科学探究精神。

7.提升解决问题的能力：学生能够运用所学知识解决生活中的实际问题，如计算汽车转弯时的安全速度、分析地球绕太阳公转的向心力等。

8.加强学科间的联系：学生通过学习匀速圆周运动，认识到物理与其他学科（如数学、化学）之间的联系，提高了跨学科学习能力。

9.增强学习兴趣和积极性：通过课堂互动、实验操作和实际问题解决，学生的学习兴趣得到激发，学习积极性显著提高。

10.培养良好的学习习惯：学生在学习过程中，养成了认真听讲、积极思考、主动提问和及时复习的良好学习习惯。板书设计①匀速圆周运动的基本概念

-定义：物体沿圆周路径以恒定速度运动

-特点：速度大小不变，方向不断变化

-必要条件：存在向心力，指向圆心

②向心力

-定义：使物体做匀速圆周运动的力

-公式：\(F_c=\frac{mv^2}{r}\)

-单位：牛顿（N）

③向心加速度

-定义：匀速圆周运动中的加速度

-公式：\(a_c=\frac{v^2}{r}\)

-单位：米/秒²（m/s²）

④牛顿第二定律在匀速圆周运动中的应用

-公式：\(F=ma\)

-向心力与向心加速度的关系：\(F_c=m\cdota_c\)

⑤实际应用

-汽车转弯时的向心力

-地球绕太阳公转的向心力

-转盘上的物体受力分析

⑥注意事项

-向心力不是指向圆心的力，而是导致物体加速度指向圆心的合力

-向心加速度的方向始终指向圆心，与速度方向垂直课后拓展1.拓展内容：

-阅读材料：《物理学史上的匀速圆周运动研究》

该材料介绍了匀速圆周运动在物理学史上的重要地位，以及历史上科学家们对这一运动的研究过程和方法，有助于学生了解物理学的发展历程。

-视频资源：《圆周运动的向心力和向心加速度》

该视频通过动画和实例，直观地展示了匀速圆周运动中的向心力和向心加速度，以及它们在生活中的应用，如地球绕太阳公转、卫星的轨道运动等。

2.拓展要求：

-学生在课后阅读上述材料，了解匀速圆周运动在物理学研究中的地位和意义。

-观看视频资源，结合课堂所学，思考向心力和向心加速度在生活中的具体应用场景。

-鼓励学生撰写一篇短文，概述匀速圆周运动的基本概念，并举例说明其在实际生活中的应用。

-教师可以组织学生进行小组讨论，分享各自的学习心得和发现，促进知识的交流与碰撞。

-对于有疑问的学生，教师应在课后提供必要的指导和帮助，如推荐进一步的阅读材料、解答学生的疑问等。

-学生可以通过实验探究，设计简单的实验来验证向心力和向心加速度的计算公式，如利用旋转的圆盘和重物来测量向心力。

-鼓励学生思考如何将匀速圆周运动的知识应用于解决实际问题，如设计一个安全系数高的自行车转弯方案。课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.回顾匀速圆周运动的基本概念，强调物体在匀速圆周运动中速度大小不变，但方向不断变化，因此存在向心加速度。

2.总结向心力的定义和计算公式，向心力是使物体做匀速圆周运动的力，其大小为\(F_c=\frac{mv^2}{r}\)，方向始终指向圆心。

3.强调向心加速度的定义和计算公式，向心加速度的大小为\(a_c=\frac{v^2}{r}\)，方向与向心力方向相同，始终指向圆心。

4.讨论牛顿第二定律在匀速圆周运动中的应用，指出向心力是导致物体加速度指向圆心的合力。

5.分析向心力和向心加速度在生活中的实际应用，如汽车转弯、卫星轨道运动等。

当堂检测：

1.单选题：一个物体在做匀速圆周运动时，以下哪个说法是正确的？

A.速度大小和方向都在变化

B.速度大小不变，方向不断变化

C.加速度大小和方向都不变

D.加速度大小不变，方向始终指向圆心

2.计算题：一辆汽车以60km/h的速度在半径为50m的圆形跑道上匀速转弯，求汽车所需的向心力和向心加速度。

3.应用题：一辆自行车在转弯时，如果转弯半