人教版高中物理必修2第五章 曲线运动4. 圆周运动 教案(4).doc

圆周运动 教学设计【教学目标】 1、知道什么是圆周运动，什么是匀速圆周运动。 2、知道线速度的物理意义、定义式、矢量性，知道匀速圆周运动线速度的特点。 3、知道角速度的物理意义、定义式及单位，了解转速和周期的关系。 4、掌握线速度和角速度的关系，掌握线速度与转速、周期的关系。 5、能在具体的情景中确定线速度和角速度与半径的关系。 来源:Zxxk.Com【教学重难点】 重点：线速度、角速度、周期概念，及其相互关系的理解和应用，匀速圆周运动的特点。 难点：角速度概念的理解和匀速圆周运动是变速曲线运动的理解。 【教学过程】 新课导入 播放视频：1. 花样滑冰；2. 太阳、地球、月球的运动；3. 电子在磁场中做圆周运动实验来源:学_科_网（将三段视频剪辑成一个整体视频，配以音乐和旁白） 观察1：时钟的秒针上一点的运动 提出问题：这几个运动的轨迹形状怎样？运动具有什么共同特点？同学们还能举出几个例子吗？（它们绕圆心沿圆弧运动，轨迹是一个圆。运动具有重复性。） 板书：圆周运动 一、 圆周运动：轨迹是圆周或圆周的一部分的运动。 屏幕展示：【月地“对话”】（文字材料旁边配以三个天体围绕运动的动画） 月亮绕地球运动，地球绕太阳运动，这两个运动都可看作是圆周运动，请看下面地球和月亮的“对话”，地球说：你怎么走得这么慢?我绕太阳运动1 s要走29.79 km，你运动1 s才走1.02km，但月亮说：不能这样说吧?你一年才绕一圈，我27.3天绕了一圈，到底谁转得慢呢? 提出问题：如果它们俩个来找你当裁判长，你认为怎样裁判比较公平合理呢？这个问题涉及到如何来比较物体做圆周运动的快慢，就是我们这一节课要来解决的问题。 那么，要比较物体做圆周运动的快慢，同学们有哪些方法呢？（展示动画：两质点做快慢不同的匀速圆周运动） 鼓励同学大胆猜想，说出自己的方法：（4种猜想或更多） 猜想1：比较物体在一段时间内通过的圆弧长短； 猜想2：比较物体在一段 时间内半径转过的角度大小； 猜想3：比较物体转过一圈所用时间的多少； 猜想4：比较物体在一段时间内转过的圈数。 师：同学们的猜想很好！这些智慧的火花一定能照亮我们一起探索描绘圆周运动快慢物理量的征程！ 观察2：在一较大的演示钟的秒针上分别标记红、蓝两种颜色的点，到中间轴的距离不等。让学生观察两点的运动。提问：让学生仔细观察，说出哪个点运动得快，是怎么比较的？ 我们发现，两个点在相同的时间内通过的弧长不相等，通过的弧长长的点运动得快，通过的弧长短的点运动得慢。过渡：那我们怎样来描述做圆周运动物体的快慢呢？通过前面的学习，我们知道怎样描述物体做直线运动的快慢？（用速度这个量来描述）圆周运动的快慢能否也用速度来描述？也用速度来描述圆周运动物体的快慢，就要考虑如何测量物体一段时间通过的弧长。 讨论交流：现在，请同学们支支招。（让学生大胆说出自己的方法，教师适当引导） 前面我们学习了曲线运动，知道了处理的方法之一就是化曲为直，我们要测量一段弧长，能否将其转化成一段直线距离的测量呢？今天我就设计了这样一套装置。 介绍实验装置及原理：小型电风扇将叶片拿掉，将一圆盘套在转轴上，开动电机，圆盘可匀速转动；（问：圆盘边缘一点做什么运动？）通过一变速器可调节圆盘的转动快慢。我们要测量圆盘边缘上一点做圆周运动一段时间通过的弧长。将纸带一端粘贴在圆盘的侧面，通过打点计时器记录质点一段时间通过的弧长。 演示3：1.电机旋转较慢时打点计时器打下一段纸带；（用投影仪展示打好点的纸带） 问：（1）纸带上相邻的点之间的距离反映了什么？(在纸带上标记计数点，并用刻度尺量出某两点之间距离s，并记下两点之间的时间间隔t) （2）s/t表示的意义是什么？（牵动纸带运动的物体，即圆盘边缘上点一段时间内的平均速度）刚才我们将直线运动定义速度的方式应用到圆周运动中。我们把做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值能够描述物体运动的快慢，我们把它称之为线速度。 二、 描述圆周运动快慢的物理量 1. 线速度 （1）定义：做圆周运动的物体某段时间内通过的弧长与该段时间的比值叫做线速度。（2）公式：v=s/t （3）单位：米每秒 m/s 线速度也有平均线速度与瞬时线速度之分。如果时间间隔t取得很小很小，那得到的平均线速度就可以代表瞬时线速度。 提问：曲线运动的线速度跟直线运动的速度没有本质区别，那么，线速度方向怎样确定呢？ 生活现象：砂轮打磨金属刀具溅出火星的情景 你看到什么现象？（砂轮打磨下来的炽热的微粒沿着圆周的切线方向飞出） 这现象又能揭示什么规律？（做圆周运动的物体脱离圆周后沿切线方向飞出，从而说明了：做圆周运动物体某时刻线速度的方向沿圆周上该点的切线方向。） 能否利用前面所学曲线运动的知识来推断呢？ （4）线速度是矢量，方向沿圆周上该点的切线方向。 过渡：我们再来看一下刚才圆盘旋转的实验中得到的纸带，点的分布有什么特点？（展示纸带）(点分布均匀，说明圆盘边缘上的点做圆周运动时它的线速度怎样？) 板书：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。 提问： （1）匀速圆周运动是匀速运动吗？为什么？ （2）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？ 小结： 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！ （再次呈现【月地“对话”】） 学生交流与讨论：地球与月球谁说得有道理？（地球从线速度角度说明的；月亮说它绕地球比地球绕太阳快，月亮是从它比地球转动得快角度讲的） 描述圆周运动的快慢，除用线速度描述不够，还需其他量。 演示5：时钟中的分针与秒针，谁转得快？ 提问：你是怎样比较秒针、分针转动快慢的？（相同时间比转动角度） 为了描述圆周运动物体在运动过程中角度变化快慢的不同，物理学中引入一个量来描述它。我们把这个量叫做“角速度”，用符号表示。 2.角速度（屏幕展示出角速度定义动画） （1）物理意义：描述物体绕圆心转动的快慢； （2）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； （3）定义式：；q每接触一个新的物理量，我们都要关心它的物理单位是什么？线速度的单位是米秒，角速度的单位又是什么呢?下面就请同学们自主学习课本上有关角速度的内容。 （课件投影出阅读提纲）： (1)怎样度量圆心角的大小?弧度这个单位是如何得到的?在计算时要注意什么? (2)国际单位制中，角速度的单位是什么? (3)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? 讨论，交流，形成共识。(1)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，不能将弧度带进算式中； (2)国际单位制中，角速度的单位是弧度秒(rads)； (3)这一句话是错误的，因为线速度是矢量其方向在不断变化，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，因为角速度是不变的(如果有学生提出角速度是矢量吗?教师可明确说是矢量，但高中阶段不研究其方向，而不能违背科学说角速度是标量)； 板书：（4）角速度的单位：弧度秒(rads) 。说明：对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度是恒定的。（算一算：时钟上的分针、秒针各自的角速度是多少？ D 故秒针转得快！ 描述转动快慢还可用其他量：周期和转速 3、转速 技术中常用转速来描述转动物体上质点做圆周运动的快慢。 （1）定义：转速是指物体单位时间内转过的圈数，用符号n表示。 （2）单位:转每秒r/s，转每分r/min 4、周期 （1）定义：做匀速圆周运动的物体，转过一周所用的时间。用T表示。 （2）单位：秒 s 实践与应用：课本练习4自行车传动机构的示意图。假设踏板每2秒转1圈，要知道在这种情况下自行车前进速度有多大，需要测量哪些量？请在图中用字母标注出来，并用这些量导出自行车前进速度的表达式.用自行车实际测量这些数据，计算前进的多少，然后实测自行车的速度。对比一下，差别有多大？ 拓展问题： （1） 你知道自行车的三个轮子大小设置的道理吗？为什么这样设计？ 课后研究性学习课题： （2） 变