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人教版物理必修第二冊第六章第三節(jié)向心加速度，是描述勻速圓周運動的又一重要概念，教材在問題欄目中，從運動和力的關系出發(fā)，確定做圓周運動的物體具有加速度。這節(jié)不僅是向心力的拓展，同時還是后面學生學習生活中圓周運動的基礎，具有承上啟下的作用。本節(jié)課的重點是教授學生勻速圓周運動中向心加速度大小的表達式和向心加速度方向，難點是學生通過學習，能根據具體問題選擇合適的向心加速度的表達式解決相關問題。教材從動力學角度出發(fā)，根據從力推知加速度的思路，在前一節(jié)確定向心力方向和大小的基礎上，得出向心加速度的方向和大小。這種編排的好處是降低學生學習難度，使他們可以較為容易地掌握向心加速度概念。教師在教學中依據教材但不拘泥于教材，注重對學生核心素養(yǎng)的培育。尤其是讓學生通過實驗得出結論，他們的理解和記憶會更加深刻和牢固，而巧用具體場景抽象出典型的物理模型的教學方式，可以很好地培養(yǎng)學生的建模能力。

一、利用信息化教學手段探究物理規(guī)律

手機現(xiàn)在已經非常普及，上面可以安裝手機物理工坊軟件應用程序，調用手機中豐富的傳感器，發(fā)揮手機強大的數據處理能力，幫助學生進行科學探究，使學生的探究活動以智能電子設備為載體，隨時隨地進行。筆者曾帶領學生在課堂上用手機物理工坊軟件測量自由落體加速度的大小，加強學生對加速度大小的感性認識，為學生課外定量和半定量探究活動提供范例。

教師通過信息化手段讓學生經歷科學規(guī)律再發(fā)現(xiàn)過程，進一步豐富學生體驗，培養(yǎng)學生實踐意識。例如，在此基礎上利用牛頓第二定律進行理論推導，突出理論推導與實驗探究的統(tǒng)一性，加深學生對向心加速度概念的理解，培養(yǎng)學生科學思維和科學探究素養(yǎng)。

二、創(chuàng)設生活情境，培育核心素養(yǎng)

在教授學生應用向心加速度表達式解決問題時，筆者非常注重生活實踐問題情境的設計，緊密聯(lián)系學生熟悉的實踐活動及運動項目等，貼近學生生活實際，以更好地培養(yǎng)和提升學生靈活運用所學物理知識分析問題和解決問題的能力，在真實問題的解決中培育學生核心素養(yǎng)。

（一）創(chuàng)設真實情境，在體驗中解決問題

游戲一：“旋轉紐扣”。

帶領學生玩“旋轉紐扣”傳統(tǒng)游戲，激發(fā)學生學習積極性。同時共同探究紐扣轉速多大？圓運動半徑多大？培養(yǎng)學生半定量感知能力。

“旋轉紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖1，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細繩擰在一起，然后用力反復拉繩的兩端，紐扣正轉和反轉會交替出現(xiàn)。拉動多次后，紐扣繞其中心的轉速可達50r/s，此時紐扣上距離中心1cm處的點向心加速度大小約為（    ）

A.10m/s2 B.100m/s2   C.1000m/s2     D.10000m/s2

解析：紐扣在轉動過程中，則向心加速度，故C正確。本題很好地考查了學生的估算能力和計算能力。

游戲二：輕的物體是否能吊起重的物體。

將繩穿過塑料管分別連接兩端的輕物與重物（圖2）。由于兩邊輕重不同，不能平衡，有什么辦法使輕物吊起重物呢？有什么辦法使重物平衡甚至加速上升呢？

學生：使輕物做圓周運動可改變繩的拉力，且轉速增加，拉力增加，轉速減小，拉力減小（圖3、圖4）。

可設問題及作用：分析圖4輕物在豎直面內圓周運動，最高點、最低點拉力與向心加速度的關系如何？輕物在最高點的向心加速度的最小值為多大？這些問題的解答能為后面豎直平面內繩拉小球、桿拉小球做變速圓周運動模型做好鋪墊，用對比的方法引導學生理解和掌握向心力與向心加速度的關系。

這個游戲極大地調動了學生的探究欲，他們躍躍欲試，紛紛進行嘗試。在這一過程中教師要巧妙地引導學生想辦法增加繩的拉力。

（二）喚醒學生體驗，由定性到定量提升學生

選擇與學生日常生活有關的實例，如圖5學生常見的自行車，由定性到定量分析討論向心加速度的大小關系。

如圖6所示，轉動自行車的腳踏板時，關于大齒輪、小齒輪、后輪邊緣上的A、B、C三點的向心加速度大小關系如何？若三輪半徑分別為r1＝3r，r2＝2r，r3＝4r；A、B、C分別為三個輪邊緣上的點，如圖7，求向心加速度aA∶aB∶aC=（  ）。

可設問題及作用：除能復習同一皮帶傳動兩輪邊緣線速度大小相等、同軸輪各點角速度相等外，還能加深學生對向心加速度公式的理解和記憶，同時求得三個物理量的比值關系，提升學生解決綜合類問題的能力。

三、突出建模能力，發(fā)展學生科學思維

教師利用多媒體設備播放視頻空中綢吊活動。演員抓住高空懸掛的布條或綢條攀登纏繞，構成一組組凌空造型，展示出種種動態(tài)懸吊姿勢。在水平面內飛旋運動中，完成所有的技巧表演，充滿浪漫情懷和藝術想象，美輪美奐。此時，如果把演員看作質點，可以抽象出圓錐擺物理模型，一下子就化繁為簡，變抽象為具體了，同時還能很好地展現(xiàn)物理學中的美。

在長為L的細繩下端拴一個小球，捏住繩子的上端，使小球在水平面內做圓周運動，細繩就繞圓錐面旋轉，這樣就成了一個圓錐擺（圖8）。細繩與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運動的向心加速度大小為多少？通過計算說明：要增大夾角θ，應該增大小球運動的角速度ω。

簡化為圓錐擺模型，提取題中有用信息，簡化題干條件。

已知：勻速圓周運動，L、θ，求：（1）求 an=（  ），（2）θ與ω關系如何？

解析：小球的向心力由 FT 和mg的合力提供。

小球做圓周運動的半徑   

從解題過程中可以清楚地看出，當小球運動的角速度增大時，夾角也隨之增大。 所以演員需要增加轉速時，轉動圓弧半徑也相應增加。

向心加速度教學體現(xiàn)了從學生的體驗入手，然后逐步上升到理性認識，再由理性認識回到生活實際中去，從生活體驗中抽象出物理模型的基本理念。教學過程中安排了豐富的學生體驗性實驗活動，實現(xiàn)了從“解題”向“解決問題”教學思想的轉變，教學手段先進，教學方式多樣，學生活動豐富，體驗感十足，實現(xiàn)了課改理念下的情境化教學。采用方便攜帶、易操作的手機物理工坊軟件進行數據測量，由圖得出結論，真實精確，具有很強的說服力。創(chuàng)設真實情境，帶領學生體驗“旋轉紐扣”、輕物吊起重物進行情境化教學，趣味性較強，易于學生接受。通過空中綢吊活動抽象出物理模型，化繁為簡，變抽象為具體，達到了預期效果。整個教學環(huán)節(jié)有理解、有解析、有操作、有創(chuàng)造，全面培育學生核心素養(yǎng)。

作者單位  陜西省西安市西電中學