圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

2024年1月4日發(fā)(作者：裙褲)

《圓周運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

【教材分析】

本節(jié)選自人教版高中物理必修2，第五章第4節(jié)，是建立在學(xué)習(xí)了曲線運(yùn)動(dòng)及其性質(zhì)的基礎(chǔ)之上的一種特殊的曲線運(yùn)動(dòng)。同時(shí)在本節(jié)課中引入的線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期的概念，這些概念的學(xué)習(xí)是本章的重點(diǎn)，也是后面幾節(jié)向心加速度、向心力學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

本節(jié)課的概念比較多，內(nèi)容相對(duì)其它節(jié)而言比較單調(diào)，應(yīng)通過(guò)舉一些實(shí)例引起學(xué)生注意力，啟發(fā)學(xué)生思考、總結(jié)，認(rèn)識(shí)現(xiàn)象從而理解概念。

【學(xué)情分析】

學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)過(guò)程中已掌握了有關(guān)曲線運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，已經(jīng)具備了一定的知識(shí)積累和生活閱歷，再加上在數(shù)學(xué)上對(duì)圓的認(rèn)識(shí)，學(xué)生已經(jīng)初步具備了研究圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題基本能力，就知識(shí)本身而言，本節(jié)課的知識(shí)對(duì)學(xué)生來(lái)講不是困難。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、 知識(shí)與技能

知道圓周運(yùn)動(dòng)的概念

掌握線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期概念

掌握各物理量之間的關(guān)系

2、 過(guò)程與方法

觀察現(xiàn)象總結(jié)出圓周運(yùn)動(dòng)的概念。通過(guò)合理的猜想及推導(dǎo)得出

結(jié)論。初步運(yùn)用極限的思想理解速度的瞬時(shí)性。

3、 情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的教學(xué)，使學(xué)生了解對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題可以從不同的側(cè)面進(jìn)行研究。

通過(guò)極限思想和數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，體會(huì)學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)系，建立普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。

【教學(xué)重難點(diǎn)】

重點(diǎn)

線速度、角速度、轉(zhuǎn)速和周期概念的理解，及其相互關(guān)系

勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

難點(diǎn)

線速度、角速度概念引入的必要性

【教學(xué)過(guò)程】

（一）新課引入

演示實(shí)驗(yàn)：用細(xì)線一端系住粉筆，粉筆在豎直片面內(nèi)繞細(xì)線另一端做圓周運(yùn)動(dòng)。并把運(yùn)動(dòng)軌跡畫(huà)在黑板上。

總結(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的概念：軌跡是圓的曲線運(yùn)動(dòng)成為圓周運(yùn)動(dòng)。

提問(wèn)：列舉生活中圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例

老師總結(jié)：表針上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；扇葉上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)；地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。

（二）新課講解

創(chuàng)設(shè)情境：在新課引入的演示中，在細(xì)線上任取A、B兩點(diǎn)（A點(diǎn)更

接近圓心）提問(wèn)A、B兩點(diǎn)哪點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的更快呢？

學(xué)生回答：B點(diǎn)比A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快。因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)較長(zhǎng)。

A點(diǎn)和B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的一樣快。因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間A、B點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度一樣。

（A點(diǎn)比B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快。）

教師總結(jié)：前兩種答案都很有道理，所以這兩種答案都是對(duì)的。只是從不同的角度描述了圓周運(yùn)動(dòng)。把運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)與時(shí)間的比值定義為線速度，把轉(zhuǎn)過(guò)的角度與時(shí)間定義為角速度。

線速度(v)

1. 定義：物體通過(guò)的弧長(zhǎng)和所用時(shí)間的比值。

?sv?

?t單位：米每秒 m/s

2.物理意義：描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的快慢

3.矢量性

回顧：曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向

結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)得知，線速度的方向沿圓的切線方向，與半徑垂直。

因?yàn)榫€速度的方向時(shí)刻發(fā)生改變，所以圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。

4.平均線速度與瞬時(shí)線速度

由定義給出的是平均線速度，當(dāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間非常非常小的時(shí)候得到的是瞬時(shí)線速度。

5.勻速圓周運(yùn)動(dòng)

消除前概念：討論：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度是不變的嗎？

學(xué)生：因?yàn)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的線速度的方向在不斷變化，因此，它是一種變速運(yùn)動(dòng)。這里的“勻速”是指線速度的大小不變。

在創(chuàng)設(shè)情景中，B點(diǎn)線速度大于A點(diǎn)的線速度，νA>νB

角速度（ω）

創(chuàng)設(shè)情境：在不同的表盤上，時(shí)針或分針的在相等時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)各不相同，即線速度不相等，卻可以表示相同的時(shí)間，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)一周所用時(shí)間相同。

（播放皮帶傳動(dòng)視頻）當(dāng)皮帶傳動(dòng)時(shí)，大小兩輪子邊緣在相同的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)相同，即線速度大小相同，但是兩個(gè)輪子，小輪顯然轉(zhuǎn)得快些。

總結(jié)：僅僅用線速度不能全面的描述圓周運(yùn)動(dòng)。所以需要引入角度和時(shí)間的比值—角速度。

1. 定義：物體轉(zhuǎn)過(guò)的角度和所用時(shí)間的比值。

????

?t說(shuō)明：角速度也是矢量，在高中階段不研究其方向

2. 物理意義：描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢

3. 單位：因?yàn)榻鞘腔￠L(zhǎng)和半徑的比值即θ=，角度本來(lái)沒(méi)有單位，rl為了方便給θ一個(gè)單位，弧度（rad）所以角速度的單位是弧度每秒 rad/s.

4. 勻速圓周運(yùn)動(dòng)

線速度不變，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)相等，所以轉(zhuǎn)過(guò)的角度也相等，因此，勻速圓周運(yùn)動(dòng)也是角速度不變的運(yùn)動(dòng)。

在創(chuàng)設(shè)情境中，A、B兩點(diǎn)的角速度相等，ωA>??B

線速度與角速度的關(guān)系

提問(wèn)：這兩種速度都用來(lái)描述圓周運(yùn)動(dòng)，那么它們之間有沒(méi)有什么關(guān)系呢？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)線速度和角速度的定義推導(dǎo)

學(xué)生思考討論

教師總結(jié)：ν=ν?s ω= θ=

?t?tr?s?t?θ?t?θs

ω==?θ=r

?s

ν= ωr

在圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度的大小等于角速度的大小與半徑的乘積。除了線速度和角速度外，還經(jīng)常用其他物理量描述圓周運(yùn)動(dòng)，比如在技術(shù)上常用轉(zhuǎn)速。

轉(zhuǎn)速（n）

定義：物體單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)

單位：轉(zhuǎn)每秒 r/s

周期（T）

定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，轉(zhuǎn)過(guò)一周所用的時(shí)間

單位：秒s

（三）課堂小結(jié)

提問(wèn)，先讓學(xué)生自己總結(jié)

總結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量，線速度，角速度，轉(zhuǎn)速，周期，復(fù)習(xí)各個(gè)物理量的概念和物理意義

線速度與角速度的關(guān)系ν= ωr

（四）作業(yè)

復(fù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容完成“問(wèn)題與練習(xí)”題目2、3、4、5

（五）板書(shū)設(shè)計(jì)

一、線速度(v)

1.定義：v??s m/s

?t三、線速度與角速度的關(guān)系

?s

?????t?t?sv

????t??s?r

????t

v??r

v?

??s

r2.物理意義：

3.矢量性：沿切線方向

4.平均線速度與瞬時(shí)線速度 四、轉(zhuǎn)速（n）

5.勻速圓周運(yùn)動(dòng)：線速度不變，角速定義：

度不變

二、角速度（?）

1.定義：?????t單位r/s

五、周期（T）

定義：

單位：秒s

2.物理意義：

3.單位： rad/s.