人教版高中物理必修2第五章 曲线运动4. 圆周运动 教案.docx

高中物理圆周运动优秀教案及教学设计导语：教科书在列举了生活中了一些圆周运动情景后，通过观察自行车大齿轮、小齿轮、后轮的关联转动，提出了描述圆周运动的物体运动快慢的问题。你知道生活中还有哪些圆周运动呢？以下是品才整理的，欢迎阅读参考！一、教材分析匀速圆周运动为高中物理必修2第五章第5节.它是学生在充分掌握了曲线运动的规律和曲线运动问题的处理方法后，接触到的又一个美丽的曲线运动，本节内容作为该章节的重要部分，主要要向学生介绍描述圆周运动的几个基本概念，为后继的学习打下一个良好的基础。人教版教材有一个的特点就是以实验事实为基础，让学生得出感性认识，再通过理论分析总结出规律，从而形成理性认识。教科书在列举了生活中了一些圆周运动情景后，通过观察自行车大齿轮、小齿轮、后轮的关联转动，提出了描述圆周运动的物体运动快慢的问题。二、教学目标1.知识与技能知道什么是圆周运动、什么是匀速圆周运动。理解线速度的概念;理解角速度和周期的概念，会用它们的公式进行计算。理解线速度、角速度、周期之间的关系：v=r=2r/T。理解匀速圆周运动是变速运动。能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决具体情景中的问题。2.过程与方法运用极限思维理解线速度的瞬时性和矢量性.掌握运用圆周运动的特点去分析有关问题。体会有了线速度后，为什么还要引入角速度.运用数学知识推导角速度的单位。3.情感、态度与价值观通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点。体会应用知识的乐趣，感受物理就在身边，激发学生学习的兴趣。进行爱的教育。在与学生的交流中，表达关爱和赏识，如微笑着对学生说“非常好!”“你们真棒!”“分析得对!”让学生得到肯定和鼓励，心情愉快地学习。三、教学重点、难点1.重点理解线速度、角速度、周期的概念及引入的过程;掌握它们之间的联系。2.难点理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性;理解匀速圆周运动是变速运动。四、学情分析学生已有的知识：1.瞬时速度的概念2.初步的极限思想3.思考、讨论的习惯4.数学课中对角度大小的表示方法五、教学方法与手段演示实验、展示图片、观看视频、动画;讨论、讲授、推理、概括师生互动，生生互动。六、教学设计(一)导入新课(认识圆周运动)通过演示实验、展示图片、观看视频、动画，让学生认识圆周运动的特点。演示小球在水平面内圆周运动展示自行车、钟表、电风扇等图片观看地球绕太阳运动的动画观看花样滑冰视频提出问题：它们的运动有什么共同点?答：它们的轨迹是一个圆.师：对，这就是我们今天要研究的圆周运动观看动画，思考问题：这两个球匀速圆周运动有什么不同?答：快慢不同提出问题：如何描述物体做圆周运动的快慢?学生动手，分组实践，观察自行车的传动装置，思考与讨论：自行车的大齿轮，小齿轮，后轮中的质点都在做圆周运动。比较哪些点运动得更快些?说说你比较的理由。讨论后，展示自行车传动装置图片(或视频)，进一步提问：如何比较物体圆周运动快慢?师生共同分析，小结可能的比较方法：方案1：比较物体在一段时间内通过的圆弧长短方案2：比较物体在一段时间内半径转过的角度大小方案3：比较物体转过一圈所用时间的多少方案4：比较物体在一段时间内转过的圈数注意：在与学生交流时表达鼓励和赏识：如“非常好!”、“你(们)真棒!”、“说得对!”等。(二)新课教学描述圆周运动快慢的物理量线速度学生阅读课文有关内容，思考并讨论以下问题：1.线速度是怎么定义的?单位是什么?2.线速度的方向怎样?请说出圆周运动的速度方向是怎么确定的。3.物体匀速圆周运动的线速度有什么特点?4.为什么说匀速圆周运动是一种变速运动?这里的“匀速”是指什么不变?生生互动，师生互动后，概括如下：点击幻灯片，全方位学习小结线速度的概念;并通过砂轮切割的视频，让学生感受圆周运动的速度方向。如下：线速度：定义：质点做圆周运动通过的弧长 l 和所用时间 t 的比值叫做线速度。大小：v=l/t (分析：当t很小时，v即圆周各点的瞬时速度。)单位：m/s 方向：沿圆周上该点的切线方向(看砂轮工作视频)。物理意义：描述通过弧长的快慢。匀速圆周运动：质点沿圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动。看动画，学习匀速圆周运动的概念：质点沿圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动。(请学生再举几个生活中的圆周运动的实例)关于匀速圆周运动的问题讨论：1.匀速圆周运动的线速度是不变的吗?此处的“匀速”是指速度不变吗?2.匀速圆周运动是匀速运动吗?注意：在与学生交流时表达鼓励和赏识：如“很好!”“你(们)真了不起!”等。讨论后，小结如下：匀速圆周运动是变速运动!(线速度的方向时刻改变)“匀速”指速率不变匀速圆周运动是线速度大小不变的运动!角速度看图片，回答问题：(转向角速度学习)观察自行车的传动装置，分析P点和N点，M点和N点哪点运动得更快些?哪点转动得更快些?请同学们讨论一下!通过讨论，同学们发现，原来，质点运动得快与转动得快不是一回事!有必要引入一个表示转动快慢的物理量角速度(转入角速度学习)注意：在与学生交流时表达鼓励和赏识：如“分析得好!”“不错!”等。下面我们研究描述匀速圆周运动转动快慢的物理量角速度学生阅读课文有关内容P14-15，思考以下问题：角速度是怎么定义的?1.角度的单位是什么?它和通常意义上的单位有何不同?2.角度的大小是怎么表示的?，45，60，90，180，360，用弧度作单位该怎么表示?4.角速度的单位是什么?计算带单位时为什么应写为s-1?5.匀速圆周运动的角速度有什么特点?生生互动，师生互动后，概括如下：点击幻灯片，全方位学习小结角速度的概念1.角速度：定义：质点所在的半径转过圆心角和所用时间t 的比值叫做角速度。大小：=/t单位：rad/s物理意义：描述半径扫过角度的快慢。2.匀速圆周运动是角速度不变的运动问题：除了以上两种方法，还可以怎么描述匀速圆周运动转动的快慢?看动画，讨论，得出方案：即比较物体转过一圈所用时间的多少或比较物体在一段时间内转过的圈数。看动画，学习周期和转速的概念。周期与转速1.周期：定义：做匀速圆周运动的物体，转过一周所用的时间。大小：T=2r/v=2/单位：秒(s)2.转速：n定义：单位时间内转过的圈数叫转速单位：转/ 秒(r/s)、转/分(r/min)线速度与角速度的关系看动画，思考与讨论：观察电风扇转动，定性比较扇叶上A,B,C,D，E各点的线速度、角速度的大小。用数学方法推导圆周运动的线速度和角速度有定量什么关系?v = r设物体做半径为r的匀速圆周运动，在t内通过的弧长为l ，半径转过的角度为由数学知识得l = rv=l/t=r/t= r关于V=r的讨论：当r一定时，V与成正比当V一定时，与r成反比当一定时，V与r成正比小结：线速度、角速度与周期的关系，(点击幻灯片)线速度与周期的关系：v=l/t=2r/T角速度与周期的关系：=/t=2/T线速度与角速度的关系：v = r观看动画，分析讨论，得出结论：两个重要的结论同一传动各轮边缘的线速度大小相等同轴各点的角速度相等本课小结及板书设计：5.圆周运动1.圆周运动：轨迹是圆周的运动2.描述圆周运动快慢的物理量(1)线速度：v=l/t单位：m/s 方向：沿圆周上该点的切线方向。物理意义：描述通过弧长的快慢。匀速圆周运动：质点沿圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动。(2)角速度：=/t单位：rad/s物理意义：描述半径扫过角度的快慢。(3)周期：T=2r/v=2/单位：秒(s)(4)转速：n单位：转/ 秒(r/s)、转/分(r/min)3.线速度、角速度、周期的关系：v=l /t=2r/T=/t=2/Tv = r4.两个重要关系：(1)同一传动各轮边缘的线速度大小相等(2)同轴各点的角速度相等思考：A、B、C三点那些点角速度相等，哪些点线速度大小相等?若A、B、C所在轮的半径之比为2：1：4，求A、B、C三点的线速度、角速度、周期、转速之比。1：1：41：2：22：1：11：2：2研究性学习：如何估算你骑自行车的正常速度?(1)要测量哪些物理量?(2)写出自行车正常行驶的速度与测量量之间的关系(3)估算正常行驶的速度作业：课本 问题与练习课题圆周运动课时1课时教材分析1教材明确引入了平均和瞬时线速度和角速度的概念，线速度与角速度的关系也不和以往那样仅限于匀速圆周运动。2“转速”也是归类于研究一般的圆周运动的概念，只有“周期”这一概念才在匀速圆周运动中提出的，比较严谨，规范。3关于匀速圆周运动，原教材是先学习向心力，再学习向心加速度；新教材是先学习向心加速度，再学习向心力。更符合学生的认知规律。4圆周运动是这一章教学的重点，也是学习向心力向心加速度这一知识的前提，在这一节中，更能突出速度的矢量性。5教材通过实例，先介绍了什么是圆周运动，教材首先明确要研究圆周运动中的最简单的情况，匀速圆周运动，接着从描述匀速圆周运动的快慢的角度引入线速度、角速度的概念及周期、频率、转速等概念，这是本节的重点。6角速度的概念学生初次接触，应使学生有确切理解。公式中的就应当用弧度做单位来表示，这一点要提示学生注意，这对得出公式是十分重要的。7教材介绍了转速的概念，应该要求学生能独立地由转速(单位符号r/min)得到周期(单位符号为s)或角速度(单位符号为rad/s)。8应该让学生真正理解，匀速圆周运动的线速度虽然大小不变，但方向时刻在变化，因此，匀速圆周运动是变速运动。9这一节概念较多，要通过实验和列举实例(包括播放有关视频)，引导和启发学生思考、讨论、认识现象，建立概念。学情分析圆周运动是学生在充分掌握了曲线运动的规律后，接触到的一个较为复杂的曲线运动，本节内容作为该部分的起始章节，主要向学生介绍圆周运动的几个基本概念，为后继的学习打下一个良好的基础。圆周运动是曲线运动的一种特殊情况，生活中随处可见，在学习过程中，只要注意观察和实验，并结合实际经验，很好的理解和掌握圆周运动、匀速圆周运动的概念，重点理解和掌握线速度v、角速度、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。教学方法分析及建议1在教学中，首先应该让学生了解做圆周运动的物体的共性和个性。展示一些物体的圆周运动情景，例如，唱片上某点的运动、电风扇叶片上某点的转动、竖直面内小球的圆周运动等等，要求学生观察物体运动的轨迹形状以及物体运动的快慢是否变化。2通过生活实例或多媒体资料，让学生切实感受到做圆周运动的物体有运动快慢与转动快慢及周期之别，有必要引入相关的物理量加以描述。3学习线速度的概念，可以根据匀速圆周运动的概念引导学生认识弧长与时间的值保持不变的特点，进而引出线速度的大小与方向。应向学生指出线速度就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。4学习角速度和周期的概念时，应向学生说明这两个概念是根据匀速圆周运动的特点和描述运动的需要而引入的，物体做匀速圆周运动时，每通过一段弧长都与转过一定的圆心角相对应，因而物体沿圆周转动的快慢也可以用转过的圆心角与时间t比值来描述，由此引入角速度的概念。又根据匀速圆周运动具有周期性的特点，物体沿圆周转动的快慢还可以用转动一圈所用时间的长短来描述，为此引入了周期的概念。讲述角速度的概念时，不要求向学生强调角速度的矢量性。在讲述概念的同时，要让学生体会到匀速圆周运动的特点：线速度的大小、角速度、周期和频率保持不变的圆周运动。5在课堂中采用实验演示、多媒体、电脑动画模拟辅助手段，帮助学生建立形象直观的认识，降低难度。结合课件引导学生认识到“线速度、角速度和周期间的关系”这几个物理量在对圆周运动的描述上虽有所不同，但它们之间是有联系的，并引导学生理解它们之间的关系。新课标要求知识与技能1理解线速度的概念，知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度、理解角速度和周期的概念，会用它们的公式进行计算。2理解线速度、角速度、周期之间的关系：v=r=2rT3理解匀速圆周运动是变速运动。过程与方法1联系学生日常生活中所观察到的各种圆周运动的实例，找出共同特征。2通过课堂演示实验的观察，引导学生归纳总结描述物体做圆周运动快慢的方法，进而引出描述物体做圆周运动快慢的物理量：线速度大小，角速度大小，周期T、转速n等。3运用数学知识推导角速度的单位4探究线速度与周期之间的关系，结合，导出。5运用极限法理解线速度的瞬时性。情感态度与价值观1经历观察、分析总结、及探究等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。2通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点。3通过亲身感悟，使学生获得对描述圆周运动快慢的物理量以及它们相互关系的感性认识。4体会应用知识的乐趣。本节要点1什么是圆周运动？2什么是匀速圆周运动？3怎样描述圆周运动的快慢？4V、T、之间的关系？教学重难点分析重点线速度、角速度的概念以及它们之间的联系线速度、角速度、周期概念的理解，及其相互关系的理解和应用，匀速圆周运动的特点。难点理解线速度、角速度的物理意义和匀速圆周运动是变速曲线运动的理解。突破重难点的方法本节学习的一些物理量较抽象，教学中应联系各种日常生活中常见的现象，想办法多做演示实验以激发学生学习积极性，把抽象的物理量具体形象化，便于学生接受。多用一些学生熟悉的、感兴趣的例子说明一些较难说清的问题，如用钟表指针针尖的运动快慢来说明为什么周期越大运动就越慢；风扇转动时，同一叶片上各点做圆周运动，在相同的时间内转过和角度相同而经过的弧长不同，这时仅用线速度并不能反映它们运动的快慢，从而有必要引入另一个描述圆周运动快慢的物理量角速度。教学流程设计教师活动学生活动引入新课1上节课我们学习了抛体运动的规律，请同学们回忆后回答下列问题。：什么叫抛体运动？什么叫做平抛运动？平抛运动的特点和规律是什么？2这节课开始我们再来学习一类常见的曲线运动圆周运动，就是物体的运动轨迹是圆周，这样的运动是很常见的，同学们能举几个例子吗？1回忆旧知识，认真思考，并回答：以一定的初速度被抛出，在只受重力的情况下做曲线运动叫抛体运动；初速度方向为水平方向的抛体运动叫做平抛运动；平抛运动水平和竖直两个方向上的分运动分别是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，平抛运动的规律：x=v0t，y=gt2/2。圆周运动1引导学生列举生活中常见的圆周运动的实例，增强学生的感性认识。电扇、风车等转动时，上面各个点运动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，都可看做圆周运动，它是一种常见的运动形式。今天我们就来学习这一方面的内容。2出示一个大钟让学生仔细观察分针、时针，分针、时针上的点做圆周运动，再播放视频让学生感知卫星做圆周运动，而且它们在相等的时间里通过相等的弧长。3引导学生得出匀速圆周运动定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同棗这种运动就叫匀速圆周运动。4进一步引导学生概括出质点做圆周运动和匀速圆周运动的特征。1认真听老师讲解，对要学习的内容充满信心，分小组讨论与交流后，纷纷举例。2选出代表发言：转动的电风扇上各点的运动，时钟的分针和时针上的点，运动的车轮上的点，地球和各个行星绕太阳的运动等等。3仔细观察钟和观看视频资料，学生感知卫星做圆周运动，而且它们在相等的时间里通过相等的弧长。进行新课线速度1待学生举例后，提出问题：这些作圆周运动的物体，哪些运动得更快？我们应该如何比较它们运动的快慢呢？2引导学生讨论教材“思考与讨论”中的问题，选出代表发表见解。3听取学生的发言，针对学生的不同意见，引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量线速度的学习上来。4我们曾经用速度这个概念来描述物体作直线运动时的快慢，那么我们能否继续用这个概念来描述圆周运动的快慢呢？如果能，该怎样定义呢？5给出阅读提纲，学生先归纳。投影阅读提纲：线速度的物理意义线速度的定义线速度的定义式线速度的瞬时性线速度的方向讨论：匀速圆周运动的线速度是不变的吗？匀速圆周运动的“匀速”同“匀速直线运动”的“匀速”一样吗？6然后师生互动加深学习。1思考并讨论：自行车的大齿轮、小齿轮、后轮上各点运动的快慢。2在教师的启发下分析：物体在做匀速圆周运动时，运动的时间t增大几倍，通过的弧长也增大几倍，所以对于某一匀速圆周运动而言，s与t的比值越大，物体运动得越快。3结合阅读提纲阅读课本内容，和同学讨论交流。4尝试自己归纳知识点。师生互动投影知识点并点评、总结1线速度物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢，线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。2线速度定义：质点做圆周运动通过的弧长l和所用时间t的比值叫做线速度。3线速度大小：v =。单位：m/s4当选取的时间t很小很小时，弧长l就等于物体在t时刻的位移，定义式中的v，就是直线运动中学过的瞬时速度了。5线速度方向：线速度的方向在圆周各点的切线方向上。6“匀速圆周运动”中的“匀速”指的速度的大小不变，即速率不变；而“匀速直线运动”的“匀速”指的速度不变是大小方向都不变，二者并不相同。结论：线速度是矢量，它既有大小，也有方向。匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。角速度、周期和转速及单位1展示正在运动的钟表：钟表的分针与秒针的末端，做圆周运动的半径大致相同，而在相同的时间内经过的弧长不同，这时就可以用线速度比较它们的快慢。2演示转动的唱片，引导学生观察：同一半径上的两个不同颜色的点：唱片转动时，同一半径上的两点做圆周运动中，在相同的时间内转过的角度相同而经过的弧长不同，这时用线速度能全面地反映它们运动的快慢吗？3播放皮带传动视频或者演示皮带传动实验，引导学生观察：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。4引导学生思考：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？5给出阅读提纲，让学生先归纳，然后师生互动加深学习。阅读提纲：角速度的物理意义角速度的定义角速度的大小角速度主单位6讨论：有人说，匀速圆周运动是线速度不变的运动，也是角速度不变的运动，这两种说法正确吗？为什么？7教材中还提到了描述圆周运动快慢的两种方法，它们是什么？单位如何？(前面“观察与思考”已提过，所以这部分可由学生自己说出并看书完成。)1自由发言，在教师的引导得出：引入另一个描述圆周运动快慢的物理量角速度。2仔细观察并思考问题，养成积极思考问题的习惯。3结合阅读提纲认真阅读课本内容。4阅读结束后，自己复述老师提出的思考题。5尝试自己归纳知识点。6和同学交流讨论，弥补自己的不足之出。7阅读教材，完成掌握周期和转速的概念。周期的物理意义：描述物体做圆周运动的快慢。周期的定义：质点沿圆周运动一周所用的时间，用符号T表示。周期的单位：S转速物理意义：描述物体做圆周运动的快慢。转速定义：做圆周运动的物体单位时间内转过的圈数，用符号n表示。转速单位：r/s或r/min。师生互动投影知识点并点评、总结1物理意义：描述质点转过的圆心角的快慢。2定义：在匀速圆周运动中，连接运动质点和圆心的半径转过的角度跟所用时间t的比值，就是质点运动的角速度。3定义式：=4圆心角的大小可以用弧长和半径的比值来描述，这个比值是没有单位的，为了描述问题的方便，我们“给”这个比值一个单位，这就是弧度。弧度不是通常意义上的单位，计算时，不能将弧度带到算式中。5国际单位制中，角速度的单位是弧度每秒6第一句话是错误的，因为线速度是矢量，匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，后一句话是正确的，因为角速度是标量，没有方向，因此角速度是不变的。四者的关系1既然线速度、角速度、周期和转速都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么他们之间有什么样的关系呢？2引导学生阅读教材，推导出线速度和角速度的关系。3出示课本“讨论与交流”，学生自己思考，然后