高中物理5.4匀速圆周运动教案新人教版必修2

匀速圆周运动匀速圆周运动 一 素质教育目标一 素质教育目标 一 知识教学点 一 知识教学点 1 知道什么是匀速圆周运动 理解理解匀速圆周运动是变速运动 2 理解和掌握线速度 角速度 周期等概念 以及它们之间的关系 知道线速度就是 物体做匀速圆周运动的瞬时速度 会用这些物理量进行计算 二 能力训练点 二 能力训练点 进一步理解物理概念的学习方法 学会学习 三 德育渗透点 三 德育渗透点 线速度 角速度 周期和频率都是从不同的角度来描述匀速圆周运动快慢的物理量 它们既有区别又有联系 要辨证 全面地来认识 树立正确的认识观 四 美育渗透点 四 美育渗透点 通过对圆周运动的研究使学生体会到物理图像的形式美 二 学法引导二 学法引导 通过教师的带有启发性的讲解 使学生在与教师的共同讨论中归纳和总结规律 学生 可讨论描述匀速圆周运动的方法 三 重点三 重点 难点难点 疑点及解决办法疑点及解决办法 1 重点 理解和掌握描述匀速圆周运动快慢的物理量以及它们的关系 2 难点 理解在具体问题中用线速度 角速度等概念进行解释说明 3 疑点 皮带传动 齿轮传动中什么量相同 什么量不同 4 解决办法 由于涉及的物理量较多 教学中要注意围绕一个目的 如何描述匀速圆周运动快慢 从不同的角度来讨论 四 课时安排四 课时安排 1 课时 五 教具学具准备五 教具学具准备 课件 地球自转 皮带传动 齿轮传动 有转动的视频最好 多媒体设备 六 师生互动活动设计六 师生互动活动设计 1 教师通过具有启发性的教学引导学生去寻找规律性的东西 2 学生通过观察 思考来总结 七 教学步骤七 教学步骤 一 明确目标 一 明确目标 略 二 整体感知 二 整体感知 这节课是着重从运动学的角度来研究匀速圆周运动 围绕着如何描述匀速圆周运动的 快慢展开的 是一堂概念课 要求讲清各个物理量 理清各个物理量的相互关系 并会在 具体的问题中加以应用 三 重点 难点的学习与目标完成过程 三 重点 难点的学习与目标完成过程 引 前面我们学习了曲线运动的一种特殊形式平抛运动 我们现在看看下面运动有 什么特点 展示视频或者根据日常生活经验举一些圆周运动的例子 学生 都是曲线运动 且轨迹是圆 教师 这种运动是曲线运动的另一类特殊形式 圆周运动 物理研究总是从简单到 复杂 就像我们学直线运动一样 先从最简单的匀速直线运动学起 我们也学习最简单的 圆周运动 匀速圆周运动 学习目标 略 一 匀速圆周运动 1 定义 质点沿圆周运动 如果在相等时间里通过的圆弧长度相等 这种运动叫做匀 速圆周运动 匀速圆周运动是最简单的圆周运动 2 特征 力学 合力和速度方向不在同一直线 问 1 分析为什么是这样的力学特征 学生 可以中下水平 运动学特征 问 2 运动性质是什么运动 学生 中等生分析 运动性质 变速变速运动 教师 怎样描述匀速圆周运动 还是位移 速度 加速度来描述 二 描述匀速圆周运动快慢的物理量 1 线速度 注 线 字在讲解完角速度后再写 意义 描述质点沿圆周运动的快慢 教师 质点单位时间通过的弧长越长 表明运动得越快 即线速度越大表示匀速圆 周运动物体运动越快 定义 质点通过的弧长 S 与所用时间t的比值 公式 v t s 注意 S 是指弧长 单位 m s 矢量 线速度的方向在圆周该点的切线方向上 注意 注意 匀速圆周运动的速度方向不断改变 因此是变速运动 所谓 匀速 是指速率 不变 即速度的大小不变 教师 我们研究的不是匀速圆周运动吗 为什么又是变速运动呢 匀速 指什么 分析 从定义上 圆弧长度 是位移还是路程 匀速 的 速 是指速度还是速 率 教师 相等的时间通过的圆弧长度相等 圆弧不是位移是路程 由于运动方向时刻 改变 所以匀速是指速率不变速率不变 注 匀速圆周运动实质是匀速率圆周运动 即速度的大小不变注 匀速圆周运动实质是匀速率圆周运动 即速度的大小不变 过 匀速圆周运动完美的弧线 除了线速度可以描述它的运动快慢外 还有没有什 么方法来描述匀速圆周运动的快慢 此过渡也可通过线速度大的转动慢来研究 让学生 比较看 学生 讨论还可以怎样描述匀速圆周运动的快慢 2 角速度 A 意义 描述质点绕圆心运动的快慢 运动质点和圆心半径的连线在单位时间内转动 的角度越大 表明质点运动得越快 B 定义 圆周半径转过的角度 与所用时间t的比值 C 公式 t 注意 矢量 方向右手螺旋定则 单位 rad s 注意 匀速圆周运动中角速度不变 补充说明 弧度的概念 等于弧长与半径的比值 弧度等于 180 弧度本身不是 单位 只是一种表示方法 问 3 钟表的分针和秒针做的圆周运动 谁的角速度大 学生 秒针 相同时间内转过的弧度大 教师 大家还注意一个特点 当分针和秒针转过一圈后 又在重复转动 这样的特 征具有周期性的特征 所以描述匀速圆周运动 还可以有周期来描述其运动快慢 什么是 周期 学生 简单回答 教师 提到周期我们一定要想到频率 他们好像是 两夫妻 同时可以描述匀速圆 周运动的快慢 3 周期 T 和频率 f 匀速圆周运动是一种周期性的运动 A 意义 描述匀速圆周运动的快慢 B 周期 做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间 频率 物体 ls 由完成匀速圆周运动的圈数 单位是赫兹 记作 Hz 周期和频率 互为倒数 3 线速度 V 角速度 W 周期 T 间的关系 1 定性关系 三个物理量都是描述匀速圆周运动的快慢 匀速圆周运动得越快 线速度越大 角速 度越大 周期越小 2 定量关系 学生 自行推导三者关系 设想物体沿半径为r的圆周做匀速圆周运动 则在一个周期内转过的弧长为 2 r 转 过的角度为 2 因此有 T r v 2 T 2 比较可知 v v r r 进一步说明三者的关系 可提问学生 当 V 一定时 w 和 r 成反比 当 W 一定时 V 和 r 成正比 例题分析 例例 1 1 地球自转的问题 课件演示 地球自转 讨论 1 比较在北京和在赤道两处物体随地球做自转的角速度 观看演示 共同分析 得出结论 进一步说明 地球表面上的物体随地球做匀速圆周运动的角速度都相同 由于地球自 转周期为T 24h 故可求得地球自转角速度 7 3 5 10rad s 讨论 2 比较在北京和在赤道两处物体随地球自转的线速度 现看演示 共同分析 得出结论 进一步说明 当角速度一定时 赤道处转动半径最大 故线速度最大 随着纬度增大 转动半径减小 线速度减小 设地球半径为R 则在纬度为 时的线速度为 v r Rcos 例例 2 2 传动装置的问题 课件演示 皮带传动 轮传动 讨论 1 如图 5 9 所示 比较A B C三点的线速度 角速度 图 5 9 观看演示 共同分析 得出结论 进一步说明 皮带上各点的线速度大小相等 如果皮带与齿轮不打滑 则轮缘上各个 线速度大小相等 同一个轮上各点角速度相等 如果 A r 2 B r 2 C r 则 A v B v C v 2 2 1 A B C 1 2 1 讨论 2 如图 5 10 所示 比较A B C三点的线速度角速度 图 5 10 观看演示 共同分析 得出结论 进一步说明 齿轮传动时 接触点处速度大小 方向都相同 因此轮缘上各个线速度 大小相等 同一个轮上各点的角速度相等 比较二者的关系 学生总结 四 总结 扩展 四 总结 扩展 这一节课是从三个侧面来研究匀速圆周运动快慢的 再找到三个物理量的三个关系 在具体问题中要分清不变量 找出变化量之间的关系 八 布置作业八 布置作业 作业题 练习四 1 2 3 4 5 九 析书设计九 析书设计 匀速圆周运动 1 匀速圆周运动 1 定义 2 特点 2 描述匀速周运动快慢的物理量 1 线速度 2 角速度 3 周期 3 线速度 角速度 周期间的关系 1 定性关系 2 定量关系 十 背景知识与课外阅读十 背景知识与课外阅读 铅球出手的角度应该是多少 铅球出手的角度应该是多少 在学习物理时讨论过斜抛运动的问题 将物体以一定的速率斜向上抛出 如果空气阻 力可以忽略 则仰角为多大时抛出的距离最远 上述问题的答案为 45 但是推铅球的情况有所不同 铅球的抛掷点不是在地面上 而是离地面有一定的高度 所以 以同一出手速率作 45 及 40 仰角抛掷 当落回抛掷点 同一水平面时 水平距离以 45 者较大 但是落到地面时 水平距离却可能是 40 者较 大 通过复杂的计算 可以得到以下结论 推铅球获得最大的距离 其出手的仰角应小于 45 这个角度随出手的速度的增大而增大 而随出手的高度增加而减小 对出手高度为 1 7m 2m 而出手速度为 8m s 14m s 的人来说 出手仰角应为 38 42 至于其他投掷类 受空气的作用力影响较大 各有不同的最佳仰角 例如掷铁饼为 30 35 标枪为 28 33 链球为 42 44 十一 随堂练习十一 随堂练习 1 下列说法正确的是 A 匀速圆周运动是一种匀速运动 B 匀速圆周运动是一种匀变速运动 C