-圆周运动-教学设计

教学设计学科物理年级高一年级教学形式讲授教师刘远辉单位兴宁市罗岗中学课题名称高中物理(必修2)(粤教版)第二章圆周运动第一节匀速圆周运动学情分析1.学生的学习特征：好奇心，好问、理解能力薄弱。2.学生对之前相关知识的掌握程度，知识基础。3.学生形成本节课知识时可能存在非科学或前科学概念的干扰。4.学生对所学内容的兴趣、情感、态度、愿望、需求、重视等状况。物理教学以提升学生探究能力为重点,培养学生的好奇心，能使他们善于发现问题，提出问题，激发求知欲和解决问题的兴趣。关键在于引入每一堂新课，把兴趣的培养贯穿于教学过程的始终。一堂课开始，教师采用多种形式调控课堂情景：教材分析本节课在整本教材中的地位和作用，知识结构或新旧知识的关联等。教学目标：理性地理解三维目标的关系“基础”、“关注”、“渗透”1）知识与技能是基础2）过程与方法要关注3）情感态度与价值观要渗透案例知识目标1．了解物体做圆周运动的特征.2．理解线速度、角速度、周期的概念,知道它们是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量.会用它们的公式进行计算.3．理解线速度、角速度以及周期之间的关系能力目标、情感态度与价值观目标。教学重难点重点：以培养学生思维能力为核心难点：创设问题情景的方法，利用实验、多媒体视频技术、多媒体音频技术、网络技术、学生的生活经验等等。教学策略：1、信息技术手段的使用2、教学重难点的解决办法教学过程与方法教学环节教师活动学生活动设计意图情景切入【物理与生活】【教材知识详解】◆认识圆周运动1.物理情景展示生活中经常见到这样的运动：针表指针的转动；电扇、风车等转动时，它们上面各个点的运动绕着某个点（圆心）运动，且它们通过的轨迹是圆。……大到宇宙天体。如：月球绕地球的运动，小到微观世界电子绕原子核的运动。在实际生活中，钟表指针的转动、风扇叶的转动，车轮的转动等等，这些圆周运动在日常生活中圆周运动随处可见。那么，用什么物理量来描述匀速圆周运动的快慢呢？这些用来描述匀速圆周运动快慢的物理量存在怎样的关系？本节课我们就将探究这些问题。从以上的运动实例中，我们如何来描述这种特殊的曲线运动形式？它们的运动又怎样来描述？例1.下列哪种运动属于匀速圆周运动（）A、水平抛出后的石块运动B、火车减速转弯时的运动C、针表指针针尖的运动D、汽车加速运动时车轮的转动2．圆周运动的概念：物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧，把这种运动称为圆周运动。3．匀速圆周运动的概念：质点在相等的时间内通过的圆弧长度相等。这种运动叫做匀速圆周运动。理解要点：匀速圆周运动的运动特征：①物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧②质点在相等的时间内通过的圆弧长度相等“相等时间”应理解为“任意相等时间内”；圆弧长不是位移,特指：圆周运动时通过的路程【解析】匀速圆周运动的定义是：质点在相等的时间内通过的圆弧长度相等。即物体做匀速圆周运动要满足的条件，一是物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧，二是质点在相等的时间内通过的圆弧长度相等。故C选项：针表指针针尖的运动才符合这种运动的运动特征。【答案】A友情提示：匀速圆周运动的概念是：物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧，并且在相等的时间内通过的圆弧长度相等。分析时要紧扣这一点。◆如何描述匀速圆周运动的快慢1．物理情景展示在描述物体运动时，用速度这个物理量来描述物体的运动快慢。速度是矢量，即有大小又有方向的物理量。对于匀速直线运动，速度的大小和方向都不变，所以匀速直线运动是速度不变的运动。而匀速圆周运动是曲线运动，曲线运动中速度的方向是曲线在该点的切线方向，圆周运动作为一种特殊的曲线运动，有不同于直线运动的一些新的特点，为了更方便描述匀速圆周运动，需要用哪些新的物理量来描述它的运动快慢？又是如何描述的？皮带传动实验，皮带传动时，大小两轮子边缘在相同的时间内经过的弧长相同，即线速度大小相同。但是与此同时，两轮转过的角度并不相同，小轮显然转得快些。同一轮子半径上不同的质点，在相同的时间内转过的角度相同，转动的快慢2．线速度：定义：做匀速圆周运动的物体所通过的弧长s与所用的时间t的比值。（1）大小：定义式v=s/t单位：m/s根据数学知识:弧长s=半径r×圆弧对应的角度φ(即s=r×φ)线速度v=r×φ/t在一个周期内通过的弧长为2πr.所以线速度为v=2πr/T（2）物理意义：描述质点沿切线方向运动的快慢．（3）方向：质点在圆周上某点的线速度方向沿圆周在该点切线方向．3．角速度：定义：做匀速圆周运动的物体，质点所在半径转过的角度φ与所用时间t的比值。（1）大小：ω＝φ/t单位：（rad／s）在一个周期内通过的角度为2π(用弧度表示)所以角速度为ω=2π/T（2）物理意义：描述质点绕说明：线速度是物体做圆周运动的即时速度，质点做匀速圆周运动时，速度的大小不变，方向时刻在变化，匀速圆周运动不是速度不变的运动。匀速圆周运动是变速曲线运动。匀速圆周运动中所谓的“匀速”是指运动的速度大小（即速率）不变。“匀速”应该理解成“匀速率”。（速度变化了，即有加速度，按牛顿第二定律，物体所受的合外力肯定不为零。）注意：(1)对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度是恒定不变的。所以匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动(2)线速度和角速度都是描述匀速ABΔΦR是相同的，但是经过的弧长并不相同，离圆心越远的质点，运动越快，线速度显然大些。怎么解决这一问题呢？需要另一个描述圆周运动快慢的物理量—角速度4．周期T：做匀速圆周运动的物体运行一周所用的时间叫周期．T=t/n(t指完成n个圆周运动所用的总时间)广泛含义：是指物体完成一次有一定规律变化所需要的时间。T=t/n（t指完成有规律变化的时间，n指完成有规律变化的次数）5．频率f：做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫做频率，也叫转速广泛含义：物体单位时间内完成一次有一定规律变化的次数。f=n/t说明：匀速圆周运动的物体运行一周所用的时间越少，转动越快（即频率大）；反之：运行一周所用的时间越多，转动越慢（即频率小）。6．转速：单位时间内绕圆心转过的圈数。用符号n表示单位符号：r/min或r/s说明：r/min或r/s都不是国际单位制中的单位，运算时要把角度转换成弧度制，360o对应2π弧度角，弧度的单位是rad。说明：描述匀速圆周运动的快慢：可以用线速度、角速度、周期、频率、转速来描述，这些物理量从不同圆心转动的快慢．圆周运动的质点运动快慢的物理量，线速度侧重于通过长的快慢，角速度侧重于质点转过角度的快慢，它们都有一定的局限性，任何一个速度都无法全面谁确地反映出匀速圆周运动质点的运动状态。◆教材问题探究讨论与交流：从现象、生活实例中认识感知圆周运动，引申出圆周运动的概念。观察与思考：的角度描述匀速圆周运动的快慢。7．线速度、角速度、周期、频率之间的关系：v、ω、T、f的关系：线速度v＝s/t=r×φ/t=2πr/T＝2πrf=ωr角速度ω＝φ/t=s/rt=2π/T=v/r=2πf，周期T＝T=t/n=1/f，．T、f、ω三个量中任一个确定，其余两个也就确定了．但v还和半径r有关．8．匀速圆周运动的运动特点、性质1．特点：线速度的大小恒定，但是方向不断变化；角速度、周期和频率、转速都是恒定不变的.2．性质：是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动，速度的方向总是沿切线方向,并与半径垂直.问题1：自行车车轮转动时车轮上某一点，经一段时间t后，在圆周轨道上位置的确定方法：（1）这一点经时间t运动的轨迹，即路程；（2）由起始位置指向末了位置的有向线段，即位移；（3）由该点的半径在时间t内转过的角度。问题2：该点在圆周轨道上运动快慢的判断（定性），可用单位时间内通过的圆弧的长度来判断；也可用连接该点的半径在单位时间内转过的角度来判断；也可数一下一定时间内转动的圈数；也可用转动一周所用讨论与交流：1.线速度、角速度、周期之间的关系是：v＝ωr=2πr/T或ω＝v/r=2π/T（1）线速度v与周期T的关系是：v=2πr/T（2）角速度ω与周期T的关系是：ω=2π/T（3）线速度v与角速度ω的关系是：v＝ωr（结合以上两点可以得出）2.线速度、角速度和周期在描述匀速圆周运动快慢时的不同之处在于：线速度：描述质点沿圆弧运动的快慢，数值上等于质点单位时间内通过的弧长。角速度：描述连接质点和圆心的半径转动的快慢，数值上等于单位时间内该半径转过的角实践与拓展：1．变速自行车如何实现变速？依据：v＝ωr知：当ω相同时，改变r来改变线速度v的大小。当v相同时，改变r来改变ω。2．磁带在传运动的过程中，依据v＝ωr知，当v相同时，【技能拓展应用】知识提升的时间来判断。问题3：匀速圆周运动区别直线运动最显著的特征，即重复性或者说周期性。◆理解和掌握线速度v、角速度ω、同期t和转速n的意义及相互关系。明确线速度和角速度是从不同的角度来描述圆周运动的快慢，线速度描述质点沿圆弧运动的快慢，角速度描述质点绕圆心转动的快慢。◆对匀速圆周运动知识障碍1．对匀速圆周运动中“匀速”的理解这里的定义是指速度的大小不变，但它的方向时刻改变，应理解为匀速率。做匀速圆周运动的物体方向时刻改变，故匀速圆周运动是一种变速运动。2．线速度和角速度从不同角度描述匀速圆周运动的快慢。线速度侧重于通过弧长的快慢，角速度侧重于质点转过角度的快慢，它们都有一定的局限性，任何一个速度都无法全面准确地反映度。周期：质点运行一周所用的时间，周期越小，转动越快。线速度、角速度和周期从不同的角度描述匀速圆周运动的快慢。它们虽然存在一定的联系，但描述匀速圆周运动快慢的角度是不同的。3.匀速圆周运动是线速度不变的运动，这种观点是错误的。因为：质点做匀速圆周运动时，速度的大小不变，方向时刻在变化，匀速圆周运动不是速度不变的运动。匀速圆周运动是变速运动。所以匀速圆周运动是线速度时刻改变的运动。磁带厚的r较大，它的ω比较小。由于压轴轮的作用使得磁带上各点都以相同的速度经过磁带头。出匀速圆周运动质点的运动状态。但两者都存在这一联系v=ωr，要讨论它们的关系，首先要确定什么物理量不变，才能比较。3．线速度和角速度都有定义式和推导式。v＝s/t、ω＝φ/t都是定义式；但常用的却是一个周期内的推导式：v=2πr/T、典典例精析题型一、有关圆周运动的基础问题例1.某质点做匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A.因为速度大小始终不变，所以做的是匀速运动B.因为角速度恒定不变，所以做的是角速度不变的周期运动C.因为速度大小不变，所以加速度为零，处于平衡状态D.因为速度方向时刻改变，所以做的是变速运动，具有加速度，所受合力不等于零例2.质点做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（）A.因为v=ωR，所以线速度v与轨道半径R成正比B.因为ω=Rv，所以角速度ω与轨道半径R成反比C.因为ω=2πn，所以角速度ω与转速n成正比D.因为ω=Tπ2，所以角速度ω与周期T成反比例4.如图所示，皮带传动装置转动后，皮带不打滑，则皮带轮上A、B、C三点的情况是（）A．vA=vB，vB＞vC；B．ωA=ωB，vB=vCC．vA=vB，ωB=ωc；D．ωA＞ωB，vB=vC友情提示：在分析传动装置的各物理量时．要抓住不等量和相等量的关系．同轴的各点角速度ω和n相等，而线速度v＝ωr与半径r成正比．在不考虑皮带打滑的情况下，传动皮带与皮带连接的两轮边缘的各点线速度大小相等，而角速度ω＝v/r与半径r成反比．同时应该结合线速度、角速度、周期、频率之间的关系解决。板书设计◆主干链接匀速圆周运动匀速圆周运动的概念描述匀速圆周运动快慢的物理量v＝s/t=r×φ/t=2πr/T＝2πrf=ωr线速度、角速度、周期、频率之间的关系角速度：质点与圆心的半径转过的角度φ与所用时间t的比值在相等时间内通过的圆弧长度相等连接物体与圆心的半径在相等的时间内转过的角度相等线速度：运动的物体所通过的弧长s与所用的时间t的比值，方向沿弧的切线方向周期：匀速圆周运动的物体运行一周所用的时间频率：圆周运动的物体运行一周所用的时间转速：单位时间内绕圆心转过的圈数ω＝φ/t=s/rt=2π/T=v/