人教版物理必修第二册第六章第三节向心加速度，是描述匀速圆周运动的又一重要概念，教材在问题栏目中，从运动和力的关系出发，确定做圆周运动的物体具有加速度。这节不仅是向心力的拓展，同时还是后面学生学习生活中圆周运动的基础，具有承上启下的作用。本节课的重点是教授学生匀速圆周运动中向心加速度大小的表达式和向心加速度方向，难点是学生通过学习，能根据具体问题选择合适的向心加速度的表达式解决相关问题。教材从动力学角度出发，根据从力推知加速度的思路，在前一节确定向心力方向和大小的基础上，得出向心加速度的方向和大小。这种编排的好处是降低学生学习难度，使他们可以较为容易地掌握向心加速度概念。教师在教学中依据教材但不拘泥于教材，注重对学生核心素养的培育。尤其是让学生通过实验得出结论，他们的理解和记忆会更加深刻和牢固，而巧用具体场景抽象出典型的物理模型的教学方式，可以很好地培养学生的建模能力。

一、利用信息化教学手段探究物理规律

手机现在已经非常普及，上面可以安装手机物理工坊软件应用程序，调用手机中丰富的传感器，发挥手机强大的数据处理能力，帮助学生进行科学探究，使学生的探究活动以智能电子设备为载体，随时随地进行。笔者曾带领学生在课堂上用手机物理工坊软件测量自由落体加速度的大小，加强学生对加速度大小的感性认识，为学生课外定量和半定量探究活动提供范例。

教师通过信息化手段让学生经历科学规律再发现过程，进一步丰富学生体验，培养学生实践意识。例如，在此基础上利用牛顿第二定律进行理论推导，突出理论推导与实验探究的统一性，加深学生对向心加速度概念的理解，培养学生科学思维和科学探究素养。

二、创设生活情境，培育核心素养

在教授学生应用向心加速度表达式解决问题时，笔者非常注重生活实践问题情境的设计，紧密联系学生熟悉的实践活动及运动项目等，贴近学生生活实际，以更好地培养和提升学生灵活运用所学物理知识分析问题和解决问题的能力，在真实问题的解决中培育学生核心素养。

（一）创设真实情境，在体验中解决问题

游戏一：“旋转纽扣”。

带领学生玩“旋转纽扣”传统游戏，激发学生学习积极性。同时共同探究纽扣转速多大？圆运动半径多大？培养学生半定量感知能力。

“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图1，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其中心的转速可达50r/s，此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为（    ）

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

解析：纽扣在转动过程中，则向心加速度，故C正确。本题很好地考查了学生的估算能力和计算能力。

游戏二：轻的物体是否能吊起重的物体。

将绳穿过塑料管分别连接两端的轻物与重物（图2）。由于两边轻重不同，不能平衡，有什么办法使轻物吊起重物呢？有什么办法使重物平衡甚至加速上升呢？

学生：使轻物做圆周运动可改变绳的拉力，且转速增加，拉力增加，转速减小，拉力减小（图3、图4）。

可设问题及作用：分析图4轻物在竖直面内圆周运动，最高点、最低点拉力与向心加速度的关系如何？轻物在最高点的向心加速度的最小值为多大？这些问题的解答能为后面竖直平面内绳拉小球、杆拉小球做变速圆周运动模型做好铺垫，用对比的方法引导学生理解和掌握向心力与向心加速度的关系。

这个游戏极大地调动了学生的探究欲，他们跃跃欲试，纷纷进行尝试。在这一过程中教师要巧妙地引导学生想办法增加绳的拉力。

（二）唤醒学生体验，由定性到定量提升学生

选择与学生日常生活有关的实例，如图5学生常见的自行车，由定性到定量分析讨论向心加速度的大小关系。

如图6所示，转动自行车的脚踏板时，关于大齿轮、小齿轮、后轮边缘上的A、B、C三点的向心加速度大小关系如何？若三轮半径分别为r1＝3r，r2＝2r，r3＝4r；A、B、C分别为三个轮边缘上的点，如图7，求向心加速度aA∶aB∶aC=（  ）。

可设问题及作用：除能复习同一皮带传动两轮边缘线速度大小相等、同轴轮各点角速度相等外，还能加深学生对向心加速度公式的理解和记忆，同时求得三个物理量的比值关系，提升学生解决综合类问题的能力。

三、突出建模能力，发展学生科学思维

教师利用多媒体设备播放视频空中绸吊活动。演员抓住高空悬挂的布条或绸条攀登缠绕，构成一组组凌空造型，展示出种种动态悬吊姿势。在水平面内飞旋运动中，完成所有的技巧表演，充满浪漫情怀和艺术想象，美轮美奂。此时，如果把演员看作质点，可以抽象出圆锥摆物理模型，一下子就化繁为简，变抽象为具体了，同时还能很好地展现物理学中的美。

在长为L的细绳下端拴一个小球，捏住绳子的上端，使小球在水平面内做圆周运动，细绳就绕圆锥面旋转，这样就成了一个圆锥摆（图8）。细绳与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的向心加速度大小为多少？通过计算说明：要增大夹角θ，应该增大小球运动的角速度ω。

简化为圆锥摆模型，提取题中有用信息，简化题干条件。

已知：匀速圆周运动，L、θ，求：（1）求 an=（  ），（2）θ与ω关系如何？

解析：小球的向心力由 FT 和mg的合力提供。

小球做圆周运动的半径   

从解题过程中可以清楚地看出，当小球运动的角速度增大时，夹角也随之增大。 所以演员需要增加转速时，转动圆弧半径也相应增加。

向心加速度教学体现了从学生的体验入手，然后逐步上升到理性认识，再由理性认识回到生活实际中去，从生活体验中抽象出物理模型的基本理念。教学过程中安排了丰富的学生体验性实验活动，实现了从“解题”向“解决问题”教学思想的转变，教学手段先进，教学方式多样，学生活动丰富，体验感十足，实现了课改理念下的情境化教学。采用方便携带、易操作的手机物理工坊软件进行数据测量，由图得出结论，真实精确，具有很强的说服力。创设真实情境，带领学生体验“旋转纽扣”、轻物吊起重物进行情境化教学，趣味性较强，易于学生接受。通过空中绸吊活动抽象出物理模型，化繁为简，变抽象为具体，达到了预期效果。整个教学环节有理解、有解析、有操作、有创造，全面培育学生核心素养。

作者单位  山东省青岛市西电中学

责任编辑：张言