“向心力”教學我之見

第第頁“向心力”教學我之見向心力教學是繼“圓周運動”、“向心加速度”之后的第三次圓周運動教學（按人教社所編教材順序），如果前兩次是對圓周運動“運動學”的知識的介紹，那么本內容教學旨在告訴學生如何對圓周運動進行“受力分析”、圓周運動中“力與運動的關系”，即介紹圓周運動的“動力學”知識.最后一次圓周運動教學是告訴學生“如何處理圓周運動的實際問題”，這是圓周運動教學的出發(fā)點，也是落腳點.

1把握“向心力”的教學目標

有三個，一是能對作圓周運動的物體進行正確的受力分析；二是能在受力分析的基礎上準確認識向心力的本質，并能從向心力來源這個層面運用矢量分解和合成的方法計算向心力的大??；三是能正確建立圓周運動的動力學方程.

2厘清“向心力”和作圓周運動的物體“受到的力”之間的關系

比較好的辦法是通過對實例的分析幫助學生厘清二者關系，具體說明如下.

在圖1中，質點“受到的力”有：軌道彈力N、重力G；而“向心力”則為“受到的力”（彈力N和重力G）的合力F在法向的分力Fn.（“合成-分解”觀）還可以這樣來看它們的關系.在圖2中，質點“受到的力”有：細線的拉力T、重力G.而“向心力”則為“受到的力”（彈力T和重力G）在法向方向的分力的合力Fn.（“分解-合成”觀）

當然不排除這樣一種特殊情況，有必要提及.

質點所受到的幾個力的合力在切向分力為零（實際上物體作勻速圓周運動），那么，幾個力的合力就是向心力.或者換言之，幾個力在切向的分力的合力為零或沒有分力，那么合力就是分力，如圖3所示.

3揭露“向心力”的本質

在厘清“向心力”和作圓周運動的物體“受到的力”之間的關系后，向心力的本質便暴露無遺了，此時教師順勢揭露“向心力”的本質.

向心力不是諸如“摩擦力、重力”等這樣的“性質力”，而是類似于“支持力、壓力”等這樣的“效果力”.向心力是物體所受到的全體力的合力在法向的分力，亦即物體所受到的全體力在法向分力的合力.

特殊地，對勻速圓周運動來說，合力在切向的分力為零，向心力就是合力.

4闡明圓周運動“向心力”的必然存在性

運用“力和運動狀態(tài)改變的關系”或運用牛頓第二定律向學生闡述：

圓周運動的速度方向不斷變化，且始終垂直半徑，那么，向心加速度必然存在，據牛頓第二定律易知，物體所受到合力必然在指向圓心的方向上有分力，即所謂的“向心力”.所以，無圓周運動，亦無向心力而言；物體只要作圓周運動，必存在向心力（無論狹義圓周運動-軌跡為幾何圓，還是廣義圓周運動-軌跡為一般曲線）.不要讓學生認為只有勻速圓周運動才存在向心力.

5說白“向心力”的效果

據理向學生發(fā)出一連串問，學生在思考中就會得到結論.

定性的、大而言之，力是物體運動狀態(tài)改變的原因.具體到圓周運動，如果是變速圓周運動，速度大小和方向均變化.試問，是什么改變速度的大?。?，又是什么讓速度方向得以改變（勻速圓周運動亦然）？.顯而易見，向心力的作用效果是改變速度的方向.向心力大，速度方向改變的快，否則，則反.向心力大小不變，則速度方向均勻變化，否則，則反.

6探討“向心力”的“恒變”性

對這個問題的教學，貴在讓學生“探究”和“討論”.而教師無需再講述，只要作引導、點撥即可.

學生在探討向心力方向是否變化時往往把“向心力的方向總是指向圓心的”作為依據而錯誤認為向心力的方向是不變的.出現(xiàn)這種錯誤時，教師可作這樣的點撥：“雖然都指向圓心，那還要看從哪指向圓心，從圓周上不同位置指向圓心方向是不一樣的.”.

向心力的大小是否變化的問題對學生來說是難點.教師可作四點點撥：（1）向心力的作用效果是什么（改變速度的方向）？（2）速度方向的改變是否存在“快慢”的問題？是否還存在“均勻與否”的問題？（3）速度方向變化“快”，要求向心力怎樣？（4）速度方向變化“不均勻”，要求向心力怎樣？學生通過對這幾個問題的思考就會知道：勻速圓周運動的向心力大小是不變的，而變速圓周運動的向心力大小是變化的.

當然也可以運用牛頓第二定律來說明.

7豐富學生圓周運動的實例

圓周運動01：勻速轉動的圓盤上物體（與盤相對靜止）在水平面上作勻速圓周運動.（圖5）

圓周運動02：細線懸掛的小球在水平面上作圓周運動.（圖6）

圓周運動03：細線懸掛的小球在豎直平面上作圓周運動.（圖7）

圓周運動04：軌道上的小球在豎直平面上作圓周運動.（圖8）

圓周運動05：一端固定的細桿（或細繩）上的小球在豎直平面上作圓周運動.（圖9）

圓周運動06：轉動的圓錐體上的小球（相對圓錐靜止）在水平面作圓周運動.（圖10）