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2019-2020年高中物理 4.1勻速圓周運動教案 魯科版必修2 一、課程標(biāo)準(zhǔn) 會描述勻速圓周運動。 二、教學(xué)目標(biāo) ?知識與技能 1． 了解物體做圓周運動的特征 2． 理解線速度、角速度和周期的概念，知道它們是描述物體做勻速圓周運動快慢的物理量，會用它們的公式進行計算。 3． 理解線速度、角速度、周期之間的關(guān)系： ?過程與方法 1． 聯(lián)系學(xué)生日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特征。 2． 聯(lián)系各種日常生活中常見的現(xiàn)象，通過課堂演示實驗的觀察，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)描述物體做圓周運動快慢的方法，進而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量：線速度大小，角速度大小，周期T、轉(zhuǎn)速n等。 3． 探究線速度與周期之間的關(guān)系，結(jié)合，導(dǎo)出。 ?情感態(tài)度與價值觀 1． 經(jīng)歷觀察、分析總結(jié)、及探究等學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實、實事求是的科學(xué)態(tài)度。 2． 通過親身感悟，使學(xué)生獲得對描述圓周運動快慢的物理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關(guān)系的感性認(rèn)識。 三、教學(xué)建議 ?教材處理 ①課時建議：1課時 ②重點：線速度、角速度、周期概念的理解，及其相互關(guān)系的理解和應(yīng)用，勻速圓周運動的特點 難點：角速度概念的理解和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解。 重點難點處理意見 本節(jié)學(xué)習(xí)的一些物理量較抽象，教學(xué)中應(yīng)聯(lián)系各種日常生活中常見的現(xiàn)象，想辦法多做演示實驗以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，把抽象的物理量具體形象化，便于學(xué)生接受。多用一些學(xué)生熟悉的、感興趣的例子說明一些較難說清的問題，如用鐘表指針針尖的運動快慢來說明為什么周期越大運動就越慢；風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時，同一葉片上各點做圓周運動，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過和角度相同而經(jīng)過的弧長不同，這時僅用線速度并不能反映它們運動的快慢，從而有必要引入另一個描述圓周運動快慢的物理量— 角速度。 線速度、角速度、周期之間的關(guān)系，由學(xué)生通過自己的思考得出。聯(lián)系上一章知識，引導(dǎo)學(xué)生得出勻速圓周運動的速度方向時刻在改變，是一種變速曲線運動。 ③欄目處理意見 ［討論與交流］ 引導(dǎo)學(xué)生舉出盡可能多的日常生活中圓周運動的例子，以豐富學(xué)生的感性認(rèn)識，進一步引導(dǎo)學(xué)生概括出質(zhì)點做圓周運動和勻速圓周運動的特征。 ［觀察與思考］ 通過所提的三個問題使學(xué)生認(rèn)識到前面所學(xué)習(xí)的描述直線運動的物理量也可用于描述勻速圓周運動，使學(xué)生認(rèn)識到勻速圓周運動是比直線運動更為復(fù)雜的曲線運動，有不同于直線運動的一些新的特點，需要引入一些新的物理量。 ［討論與交流］ 線速度、角速度、周期之間的關(guān)系，盡可能由學(xué)生通過自己的思考得出，必要時教師以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。 線速度、角速度、周期在描述勻速圓周運動快慢時的不同之處要讓學(xué)生充分發(fā)表自己的觀點，對一些學(xué)生的錯誤認(rèn)識及時組織學(xué)生進行討論交流，以增強學(xué)生對圓周運動的理解。 ［實踐與拓展］ 所提的兩個問題是與圓周運動的相關(guān)的技術(shù)的實際應(yīng)用，可要求學(xué)生課后完成。 ?演示實驗 本節(jié)學(xué)習(xí)的一些物理量是第一次接觸，學(xué)生會感到抽象，除了利用電腦課件外，在教學(xué)中要想辦法多做演示實驗。如可用電唱機、鐘表的時針分針等來演示勻速圓周運動，其中電唱機也可用CD機的轉(zhuǎn)盤或小馬達等替代。 ?學(xué)生學(xué)習(xí)指導(dǎo) 1． 科學(xué)上建立概念的過程，是通過大量實例（現(xiàn)象），概括抽象出本質(zhì)的內(nèi)容，即由個別到一般的思維過程。 2． 圓周運動是曲線運動的一種特殊情況，生活中隨處可見，在學(xué)習(xí)過程中，要注意觀察和實驗，結(jié)合實際經(jīng)驗，理解和掌握圓周運動、勻速圓周運動的概念，重點理解和掌握線速度v、角速度ω、同期T和轉(zhuǎn)速n的意義及相互關(guān)系。明確線速度和角速度是從不同的角度來描述圓周運動的快慢，線速度描述質(zhì)點沿圓弧運動的快慢，角速度描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢。 四、教學(xué)設(shè)計 教具 1．鐘表，皮帶傳動裝置 2．電唱機（或CD機轉(zhuǎn)盤、小馬達等）、唱片（唱片上畫一半徑，在距圓心不同距離處用不同顏色畫兩個圓） .3．計算機、課件 教學(xué)方法 實驗、講解、歸納、推理法 主要教學(xué)過程 （一）引入新課 演示：將一粉筆頭分別沿豎直向下、水平方向、斜向上拋出，觀察運動軌跡。 復(fù)習(xí)提問：粉筆頭做直線運動、曲線運動的條件是什么？ 啟發(fā)學(xué)生回答：速度方向與合外力的方向在同一條直線上，物體做直線運動；不在同一直線上，做曲線運動。 進一步提問：在曲線運動中，有一種特殊的運動形式，物體運動的軌跡是一個圓周或一段圓弧(用單擺演示)，稱為圓周運動。在日常生活中你還見過或經(jīng)歷過哪些圓周運動？你對圓周運動有什么認(rèn)識？ (學(xué)生舉例教師補充) 電扇、風(fēng)車等轉(zhuǎn)動時，上面各個點運動的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運動，小到微觀世界電子繞原子核的運動，都可看做圓周運動，它是一種常見的運動形式。今天我們就來學(xué)習(xí)這一方面的內(nèi)容。 (二)教學(xué)過程設(shè)計 思考：什么樣的圓周運動最簡單？ 引導(dǎo)學(xué)生回答：物體運動快慢不變。 1、勻速圓周運動 物體在相等的時間里通過的圓弧長相等，如機械鐘表針尖的運動。 學(xué)生閱讀課本 “觀察與思考”，思考其提出的三個問題。 (學(xué)生自由發(fā)言) 教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納： 問題1：自行車車輪轉(zhuǎn)動時車輪上某一點，經(jīng)一段時間t后，在圓周軌道上位置的確定方法：（1）這一點經(jīng)時間t運動的軌跡，即路程；（2）由起始位置指向末了位置的有向線段，即位移；（3）由該點的半徑在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度。 問題2：該點在圓周軌道上運動快慢的判斷（定性），可用單位時間內(nèi)通過的圓弧的長度來判斷；也可用連接該點的半徑在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度來判斷；也可數(shù)一下一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)；也可用轉(zhuǎn)動一周所用的時間來判斷。 問題3：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識勻速圓周運動區(qū)別直線運動最顯著的特征，即重復(fù)性或者說周期性。 指出：勻速圓周運動是比直線運動更為復(fù)雜的曲線運動，有不同于直線運動的一些新的特點，需要引入一些新的物理量。 2、勻速圓周運動快慢的描述 （1）線速度： ①物理意義：描述質(zhì)點沿圓周運動的快慢。 ②定義：質(zhì)點通過的弧長s跟通過這段弧長所用時間t的比值。 ③大?。骸蛩賵A周運動的線速度大小處處相等 思考：在曲線運動中，速度的方向是怎樣確定的？圓周運動作為一種特殊的曲線運動，它的速度方向又是怎樣的呢？ （學(xué)生自由回答） ④方向：線速度的方向在圓周該點的切線上。 思考：在勻速直線運動中，速度的大小和方向都不變，所以勻速直線運動是速度不變的運動。勻速圓周運動是速度不變的運動嗎？ 引導(dǎo)學(xué)生回答：質(zhì)點做勻速圓周運動時，速度的大小不變，方向時刻在變化，勻速圓周運動不是速度不變的運動。勻速圓周運動是變速曲線運動。勻速圓周運動中的“勻速”是指速度的大小（速率）不變，應(yīng)該理解成“勻速率”。（對于基礎(chǔ)好的班，這里可進一步引導(dǎo)學(xué)生：速度變化了，即有加速度，按牛頓第二定律，物體所受的合外力肯定不為零，給學(xué)生一些思考，為后面向心力的講解作鋪墊。） 展示正在運動的鐘表：鐘表的分針與秒針的末端，做圓周運動的半徑大致相同，而在相同的時間內(nèi)經(jīng)過的弧長不同，這時就可以用線速度比較它們的快慢。 演示轉(zhuǎn)動的唱片，引導(dǎo)學(xué)生觀察：同一半徑上的兩個不同顏色的點：唱片轉(zhuǎn)動時，同一半徑上的兩點做圓周運動中，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同而經(jīng)過的弧長不同，這時用線速度能全面地反映它們運動的快慢嗎？ 演示課皮帶傳動實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察：皮帶傳動時，大小兩輪子邊緣在相同的時間內(nèi)經(jīng)過的弧長相同，即線速度大小相同。但是與此同時，兩輪轉(zhuǎn)過的角度并不相同，小輪顯然轉(zhuǎn)得快些。 分析：同一輪子半徑上不同的質(zhì)點，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，轉(zhuǎn)動的快慢是相同的，但是經(jīng)過的弧長并不相同，離圓心越遠的質(zhì)點，運動越快，線速度顯然大些。怎么解決這一問題呢？ （學(xué)生自由發(fā)言） 引導(dǎo)得出：引入另一個描述圓周運動快慢的物理量—角速度 （2）角速度 ①物理意義：描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢。 ②定義：質(zhì)點所在半徑轉(zhuǎn)過的角度跟所用時間t的比值。 ③大?。骸挝唬簉ad/s ④勻速圓周運動是角速度不變的圓周運動 出示閱讀思考題： 1）　　　　叫周期；　　　　叫轉(zhuǎn)速 2）它們分別用什么字母表示？ 3）它們的單位分別是什么？ 閱讀結(jié)束后，學(xué)生自己復(fù)述上邊思考題。 (3)周期 ①物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。 ②定義：質(zhì)點沿圓周運動一周所用的時間，用符號T表示。 ③單位：S 如：地球公轉(zhuǎn)周期約365天，鐘表秒針周期60s等，周期長，表示運動慢。 (3)轉(zhuǎn)速 ①物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。 ②定義：做圓周運動的物體單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，用符號n表示。 ③單位：r/s或r/min (前面“觀察與思考”已提及，所以這部分可由學(xué)生自己說出并看書完成) 恒量。 3．線速度、角速度、周期之間的關(guān)系 既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運動快慢的物理量，那么他們之間有什么樣的關(guān)系呢？ （出示課本 “討論與交流”，學(xué)生自己思考，然后教師組織交流總結(jié)。） （1）線速度與周期關(guān)系：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個周期內(nèi)通過的弧長為。） 指出：上式表明，只有當(dāng)半徑相同時，周期小的線速度大，當(dāng)半徑不同時，周期小的線速度不一定大，所以周期與線速度描述的快慢是不一樣的。 （2）角速度與周期關(guān)系：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為。） 引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合以上兩點得出： （3）線速度與角速度關(guān)系： 引導(dǎo)學(xué)生討論得出： 1）當(dāng)v一定時，與r成反比 2）當(dāng)一定時及v與r成正比 3）當(dāng)r一定時，v與成正比 （4）考慮到轉(zhuǎn)速則有： 強調(diào)：式中各物理量單位的統(tǒng)一。 (三)課堂小結(jié) 1．勻速圓周運動是一種變速曲線運動。 2．描述勻速圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等。 3．線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 五、達標(biāo)練習(xí) 1．靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（　A?。? 　 A．運動的周期都是相同的 　 B．它們的線速度都是相同的 　 C．它們的線速度大小都是相同的 　 D．它們的角速度是不同的 2．xx年上海將建成世界第一高度的摩天輪—“上海之星”，它比目前世界最高的摩天輪—“倫敦之眼”還高約70m，也將高于目前正在建設(shè)中的美國“拉斯維加斯”摩天輪?！吧虾Ｖ恰蹦μ燧喛偵砀呒s210m，輪直徑180m，運動行一周需30min，則該摩天輪的（　BD?。? A．線速度為m/s　　　　　B．線速度為0.1m/s C．線速度為0.2m/s　　　 D．角速度為rad/s A B C r1 r2 r3 3．如圖所示的皮帶傳送裝置中，右邊兩輪連在一起同軸轉(zhuǎn)動，圖中三輪半徑關(guān)系為：，A、B、C三點為三個輪邊緣上的點，皮帶不打滑，則A、B、C三點的線速度之比是 ： ： ；角速度之比是 ： ： ；周期之比是 ： ： 。 （1：1：3　　1：2：2　　2：1：1） ?實踐部分（見課本P28“實踐與拓展” ） 說明：本教學(xué)設(shè)計“斜體字內(nèi)容“為板書設(shè)計，容量稍大，練習(xí)中的第3題可根據(jù)時間選講！以上教學(xué)設(shè)計和教學(xué)建議僅供參考，請各位老師根據(jù)學(xué)校的具體實際作出調(diào)整。