“向心加速度”教学的几点建议

王博

【关键词】 物理教学;向心加速度;设计

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A

【文章编号】 1004—0463（2015）19—0106—01

高中物理“向心加速度”的教学对于高中物理的学习有着重要的意义。高中物理教材中，对于“向心加速度”一课的教学有效性一直未能令人满意，但“向心加速度”的教学很好地体现了高中物理新课程教学的多方位立体目标。笔者认为，在教学过程中，教师应对教学方式不断进行创新探究，努力将有效性与创新性相结合，让学生对“向心加速度”有更透彻的理解。

一、加速度的设计创新

通过简单的规律来分析复杂的事物是分析解决物理问题的一般方式。如若不按照学生的思维发展特点，直接从较难的问题开始，学生解决问题的热情与积极性就很可能会被影响。例如，直接给出问题：已知质点做线速度大小为v的匀速圆周运动，半径为r，经过时间t，质点从A点运动到B点，求该过程中质点的加速度。学生看到问题后会觉得无从下手，失去了探索的兴趣。但如果教师通过教材开头的思考与讨论，指导学生分析匀速圆周运动的实例，把运动和力的关系进行进一步的探讨，再自然地引入“向心加速度”这一概念，学生就会对新引入的概念有个初步的知识，就会激发继续深入学习的兴趣。

二、教学过程中的初步指导

在引入问题之前，教师应带领学生回顾之前所学的内容，为引出“向心加速度”这个概念打好基础。比如可以先对匀速圆周运动的部分进行回顾，匀速圆周运动是曲线运动，因此也是变速运动，存在加速度，那么匀速圆周运动的加速度有什么特点呢？

对于加速度的考虑，不外乎大小和方向，那么就可以分别从大小和方向这两个方面单独对“向心加速度”进行探究分析。初步分析不能要求结论的精确性，而是应该有整体性的认知。对于“向心加速度”的大小，教材中给出了两种表达式a=和a=ω2 r，并附有“自行车的传动”的生动例子。通过实例，教师可以给出相应的解释，使学生对表达式的意义有正确理解。加速度是一个既有大小又有方向的矢量，那么“向心加速度”的方向又是如何呢？通过列举地球围绕太阳公转的例子和细绳牵引小球在光滑水平面上进行圆周运动的例子，可以得出结论：物体的加速度指向圆心，并且点明“向心加速度”的含义就是指做匀速圆周运动物体的加速度。通过这样简单分析，学生会对“向心加速度”有整体认知。

三、理论教学过程中的深入分析

对物理的学习不能停留在整体认知的层面上，应该在对整体有把握的基础之上深入而又精确地进行分析，用科学严谨的态度来对待问题。因此，教师应该使学生对“向心加速度”的理解更加透彻。

首先从加速度的定义入手，加速度在直线运动中的定义公式a=.由于物理量定义是普遍适用的，所以在圆周运动中，这个公式依然成立，那么加速度的方向与速度的方向是一致的。

然后，根据在数学推导过程中曲与直的辩证关系，利用极限的思想对“向心加速度”的公式进行验证。Δt在Δθ趋于0时也趋于0，这时表示物体的瞬时加速度。由于是圆周运动，运动轨迹为圆形，弧AB与弦AB的长度近似相等，根据三角形相似的原理得到下式：a==ων==rω2.

最后应该对“向心加速度”的物理意义进行更深一步探讨。很多人对“向心加速度”的物理意义理解并不准确或有一定的偏差。“向心加速度”并不是一个衡量速度方向变化快与慢的物理量，不能将其与角速度的概念混为一谈。“向心加速度”在运动学的观点中，是物体的加速度沿半径方向的分量。而在动力学的观点中，“向心加速度”是向心力与物体本身质量之比。综合上述的分析，“由于速度方向改变而引起的速度变化的快慢”才是“向心加速度”较为准确的物理意义。

将探究实验与理论教学相结合看似耗时费力，但这对于学生学习“向心加速度”这部分内容，甚至高中物理这一学科可以达到事半功倍的效果。理论与实践结合的方式，可以让学生在学习的过程中产生浓厚的学习兴趣，并且能够比较深刻地体会到科学探究的方法，比如利用数学中无穷的思想、几何的概念对物理问题进行解决。这一过程培养了学生综合运用知识的能力，提高了学生对抽象事物想象的能力，提升了学生的科学素养，可谓一举多得，远远超越了学习“向心加速度”这一物理量概念本身。

编辑：谢颖丽