匀速圆周运动教学设计

匀速圆周运动 一 教学内容分析 匀速圆周运动 选自人教版高中 物理 第一册第五章第 4 节 在此之前 学生已 经学习了直线运动的相关内容 和曲线运动的基本知识 自然界和日常生活中运动轨迹为 圆周的许多事物也为学生的认知奠定了感性基础 本节课主要是帮助学生在原有的感性基 础上建立匀速圆周运动的几个概念 为今后进一步学习向心力 向心加速度以及万有引力 的知识打下基础 此外 匀速圆周运动与我们日常生活 生产 科学研究有着密切的联系 因此学习这 部分有重要的意义 二 学习情况分析 本节内容是继学生学习平抛运动后 又一种变速曲线运动 在曲线运动的学习中 学 生已经知道了曲线运动的速度方向在曲线这一点的切线方向并知道曲线运动是变速运动 此前 学生也已经掌握了直线运动及其快慢描述方法 这些知识都为匀速圆周运动的学习 奠定了基础 此外 高一学生已具备一定观察能力和经验抽象思维能力 并对未知新事物 有较强的探究欲望 三 设计思想 匀速圆周运动 是以概念教学为主的一节课 对物理概念的理解和认识是教学要达到 的目标之一 也是教学的出发点 物理是一门培养和发展人的思维的重要学科 因此 在 教学中 不仅要使学生 知其然 而且要使学生 知其所以然 为了体现以学生发展为 本 遵循学生的认知规律 体现循序渐进与启发式的教学原则 我在整节课的教学设计中 以建构主义理论为指导 辅以多媒体手段 采用情景教学法和引导式教学法 结合师生共 同讨论 归纳 以 情境产生问题 注重知识的形成过程 针对 什么是匀速圆周运动 以及 匀速圆周运动快慢的描述 展开探究活动 在问题交流讨论中发展学生观点 最终 形成对概念的理解 四 教学目标 知识目标知识目标 1 知道匀速圆周运动的概念 2 理解线速度 角速度和周期 3 理解线速度 角速度和周期三者之间的关系 能力目标能力目标 能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决实际问题 情感目标情感目标 具有协作意识和探究精神 并在活动中感受学习物理的乐趣 五 教学重点和难点 重点重点 1 线速度 角速度和周期 2 线速度 角速度和周期三者之间的关系 难点难点 对匀速圆周运动是变速运动的理解 六 教学准备 1 视频剪接 由 4 个片段剪接而成 片段 1 风力发电机 片段 2 水流星 片段 3 旋转木马 片段 4 驴子拉磨 2 动画模拟 flash 3 PPT 教学演示课件 4 计算机 投影仪 七 教学过程设计 附表附表 教学环节教学环节教师活动教师活动学生活动学生活动设计思想设计思想 圆 周 运 动 创设情景创设情景 播放生活中几种常见 的运动画面 如风力发电机 水流 星 旋转木马 驴子拉磨 问题问题 1 1 你看到的几种运动有什么共 同特点 问题问题 2 2 日常生活中还有哪些这样的 运动 教师归纳教师归纳 在物理学中把轨迹 为圆周的运动统称圆周运动 今天 我们学习最简单的圆周运动 匀 速圆周运动 观察 思考 学生学生 运动轨 迹都为圆周 学生学生 钟表 唱片 风车 风 扇 摩天轮等 从生活情景 中构建物理 情景 在激 发学生学习 兴趣的同时 引导学生从 生活走向物 理 并形成 圆周运动概 念 生 活 实 例 引 入 新 课 匀 速 圆 周 创设情景创设情景 动画模拟 1蜗牛在直线上匀速爬行 2把直线围成一个圆 蜗牛仍以 相等的速率在圆周上爬行 观察 分析 思 考 通过动画模 拟 化 直 为 曲 抓 住本质 类 比匀速直线 运动在相等 环环 节节 一一 环环 节节 二二 合 作 探 究 建 构 新 知 环环 节节 一一 运 动 概 念 问题问题 1 1 蜗牛在直线上爬行有什么特 点 问题问题 2 2 直线围成一个圆后 蜗牛沿 圆周爬行有什么特点 教师归纳教师归纳 质点沿圆周运动 如 果相等的时间里通过的圆弧长度相 等 这样的运动就叫匀速圆周运动 学生学生 相等时 间内爬过位移相 等 学生学生 相等时 间爬过的弧长相 等 时间通过位 移相等 得 出匀速圆周 运动在相等 时间通过的 弧长相等 有利于学生 对匀速圆周 运动概念的 理解 线 速 度 创设情景创设情景 动画模拟 两个物 体都做匀速圆周运动 但快慢 不同 教师设疑教师设疑 既然做匀速圆周运动 的物体 有的快有的慢 怎样描述 匀速圆周运动的快慢呢 创设情景创设情景 动画模拟 甲 乙两蜗牛沿圆周运动 相同时 间甲爬过 2cm 的弧长 乙爬过 1cm 的弧长 教师提问教师提问 哪只蜗牛爬的更快 为什么 启发思考启发思考 直线运动中 我们是 怎样描述物体运动快慢的 类比速 度 该怎样描述匀速圆周运动的快 慢 教师讲述教师讲述 线速度 线速度是描 述质点做匀速圆周运动的瞬时速度 用来描述质点运动的快慢和方向 物理意义 物理意义 描述质点沿圆周运动 观察 思考 学生讨论学生讨论 甲 蜗牛爬得快 因 为在相等时间里 它爬过的弧长更 长 学生讨论学生讨论 直 线运动中我们用 单位时间内通过 的位移大小来描 述物体运动快慢 单位时间内物体 通过的弧长长度 大小可以描述匀 速圆周运动的快 通过学生自 己发现匀速 圆周运动有 快有慢 进 一步激起学 生探究如何 描述圆周运 动快慢的兴 趣 在此基 础上创设问 题情境 调 动学生的积 极性 让学 生主动学习 进一步探究 线速度 环环 节节 二二 环环 节节 二二 合 作 探 究 建 构 新 知 的快慢 定义 定义 质点通过的弧长 s 跟通过 这段弧长所用时间 t 的比值 思考 思考 从定义可以看出线速度的计 算公式吗 大小 大小 v t s 单位 单位 m s 教师设问教师设问 我们已经学习过曲线 运动中质点在某一点的速度方向是 曲线在这一点的切线方向 那么圆 周运动作为一种特殊的曲线运动 它的线速度方向又是怎样的呢 方向 方向 该点的切线方向 垂直于 半径 教师设问教师设问 匀速圆周运动的线速 度是恒定不变的吗 为什么 教师追问教师追问 匀速圆周运动中的 匀速 和匀速直线运动中的 匀速 他们之间有什么不同 结论结论 匀速圆周运动是一种变速 曲线运动 慢 学生讨论学生讨论 理 解比值定义法 得到 v 为计 t s 算线速度大小的 公式 并依据弧 长的国际单位是 m 时间 t 的国际 单位是 s 推出 线速度的国际单 位是 m s 学生讨论学生讨论 圆 周运动的线速度 方向就在圆周该 点的切线方向上 学生讨论学生讨论 匀 速圆周运动的线 速度不是恒定不 变的 因为线速 度有大小也有方 向 大小不变 但方向始终在变 化 学生讨论学生讨论 匀 速圆周运动中的 匀速 指的速 度的大小不变 以问题为载 体 引导学 生积极思考 建立新旧知 识的联系 帮助学生实 现知识的意 义建构 环环 节节 二二 合 作 探 究 建 构 新 知 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 角 速 度 创设情景创设情景 动画模拟 甲 乙物体沿圆周运动 相同时间 甲经过 S1的弧长 乙经过 S2的弧 长 问题问题 1 1 哪个小球比较快 问题问题 2 2 它们运动的弧长 S1和 S2所 对应的圆心角大小有什么关系 问题问题 3 3 你认为描述匀速圆周运动快 慢还有别的方法吗 教师归纳教师归纳 可以用相等的时间里 半径扫过的角度大小比较匀速圆周 运动的快慢 角速度角速度 物理意义 物理意义 描述质点绕圆心转动 的快慢 定义 定义 质点所在半径转过的角度 跟所用时间 t 的比值 思考 思考 从定义可以得出角速度的计 算公式吗 大小 大小 t 单位 单位 rad s 说明说明 对某一确定的匀速圆周运 动而言 角速度 是恒定的 课件模拟 皮带传动 观察 分析 学生学生 弧长越 长 对应的圆心 角越大 运动也 越快 猜想猜想 可以用 转过的圆心角大 小描述匀速圆周 运动快慢 学生学生 掌握角 速度的物理意义 理解计算角速度 大小的方法 角 速度的单位 掌 握 180 rad 靠皮带传送的 两轮不打滑时 轮边缘上的点的 线速度相等 因 为在相等时间内 边缘上各点走过 创设情境在 激发学生兴 趣的同时 帮助学生自 己探究得出 角速度的相 关知识 环环 节节 二二 合 作 探 究 建 构 新 知 齿轮传动 教师提问教师提问 靠皮带传送的两轮不 打滑时 轮边缘上的点的线速度大 小有什么关系 同一轮上各点角速 度有什么关系 齿轮两轮又如何 教师归纳教师归纳 同一转盘上各点的角速度相同 同一皮带轮缘上各点的线速度大 小相等 的弧长相等 共 轴转动的点与圆 心的连线在相等 时间内转过相同 的角度 所以同 一轮上各点角速 度相同 齿轮传动时 接触点处速度大 小 方向都相同 因此轮缘上各个 点线速度大小相 等 同一轮上各 点的角速度相等 周 期 频 率 和 转 速 教师提问教师提问 教材中还提到了描述 圆周快慢的其他方法 他们是什么 各有什么物理意义 用什么字母表 示 单位如何 师生互动师生互动 投影知识点并点评 周期 周期 质点沿圆周运动一周所用 的时间 单位为 s 符号 T T 频率频率 周期的倒数 单位为赫兹 Hz 或 1 s 符号为 f 二者关系 f T 1 物理意义 物理意义 描述物体做圆周运动 的快慢 转速 转速 时间内转过的圈数 用符 号 n 表示 单位为 r s 或 r min 说明说明 转速在日常生活中很常用 当 n 的单位取 r s 时 n 在数值上 与 f 相等 学生活动学生活动 阅读课本内容 尝试归纳知识 点 交流讨论 查 缺补漏 通过学生间 的交流 归 纳 总结 培养学生的 协作能力和 处理信息 推理 归纳 的能力 提 高学生综合 素质 环环 节节 二二 合 作 探 究 建 构 新 知 V T 三 者 之 间 的 关 系 过渡过渡 既然线速度 角速度 周 期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 创设情景创设情景 小球沿半径为 r 的圆 周匀速转动 转动一周的时间为 T 求小球的线速度和角速度 教师活动教师活动 投影知识点并点评 f 1 T V 2 r T 2 rf 2 T 2 f v r 学生合作 交流 探究 V s t 2 r T t 2 T v r 讨论讨论 v r 运用控制变量 法 1 v 一定时 与 r 成反比 2 一定时 v 与 r 成正比 3 r 一定时 v 与 成正比 通过教师提 问点拨 活 化学生思维 方式 培养 学生处理和 运用信息解 决问题的综 合素质 课 堂 练 习 一个大轮通过皮带带动小轮转动 皮带和两轮之间无滑动 大轮半径 是小轮半径的 3 倍 大轮上一点 S 离转轴 O1 的距离是半径的 1 3 大 轮边缘上一点 P 小轮边缘上一点 Q 则vQ vP vS Q P S 交流 讨论 分 析 培养学生的 观察能力 分析归纳能 力 小 结 一 概念 质点沿圆周运动 如果在相等 环环 节节 三三 巩 固 练 习 内 化 知 识 的时间里通过的圆弧长度相等 这 种运动就叫做匀速圆周运动 二 描述圆周运动快慢的物理量 1 线速度 公式 V s t 单位 m s 方向 圆周该点的切线方向 匀速圆周运动是匀速率圆周运 动 2 角速度 公式 t 单位 rad s 3 周期 频率和转速 三 线速度 角速度 周期间的关 系 V 2 r T 2 rf 2 T 2 f v r 有效帮助学 生梳理本节 课的知识和 内容 环环 节节 四四 课 外 探 究 提 升 能 力 课 后 作 业 1 练习四 2 3 5 2 探究活动 观察一辆变速自行车的变速器 它能变几挡速度 变速的原理是什 么 引导学生从 物理回到生 活 培养学 生运用所学 物理知识解 决实际问题 的能力 八 教学流程图 符号说明 课堂教学过程开始和结束的符号 媒体的类型和媒体的内容 教学内容和教师的活动