《圆周运动》设计 省赛一等奖

《圆周运动》教学设计一、教学内容分析《圆周运动》选自教科版高中《物理》必修2第二章第1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，本节内容作为该部分的起始章节，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良好的基础。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，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。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《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“什么是圆周运动”,“怎样定义匀速圆周运动”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1.知道匀速圆周运动的概念；2.理解线速度、角速度和周期及三者之间的关系。3.能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决实际问题。4.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。难点对匀速圆周运动是变速运动的理解。六、课时安排2课时。七、教学准备1.视频剪接（由4个片段剪接而成，片段1：摩天轮；片段2：风力发电机；片段3：水流星；片段4：过山车）2.动画模拟（flash）教学演示课件4.计算机投影仪八、教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计思想环节一环节一环节一环节一生活实例引入新课合作探究合作探究建构新知圆周运动︵1︱2min︶【创设情景】播放生活中几种常见的运动画面，如摩天轮、风力发电机、水流星、过山车。问题1你看到的几种运动有什么共同特点？问题2日常生活中还有哪些这样的运动？【教师归纳】物体的运动轨迹为圆的运动叫做圆周运动，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】运动轨迹都为圆【学生】钟表、唱片、风车、风扇、旋转木马等。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。匀速圆周运动概念︵2︱3min︶【创设情景】动画模拟蜗牛在直线上匀速爬行把直线围成一个圆，蜗牛仍以相等的速率在圆周上爬行问题1蜗牛在直线上匀速爬行时有什么特点？问题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】质点沿圆周运动，如果相等的时间内通过的圆弧长度相等，这种运动就叫匀速圆周运动。观察、分析、思考【学生】相等时间内爬过位移相等【学生】相等时间爬过的弧长相等通过动画模拟，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︵10︱15min环节二环节二创设情景】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】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】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】哪只蜗牛爬的更快？为什么？【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】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。①物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢。②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：从定义可以看出线速度的计算公式吗？合作探究建构新知③大小：合作探究建构新知④单位：m/s。环节二【教师提问】环节二⑤方向：该点的切线方向（垂直于半径）。【教师提问】匀速圆周运动的线速度是恒定不变的吗？为什么？【教师追问】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】匀速圆周运动是一种变速曲线运动观察思考，并提出自己不同的想法【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短可以描述匀速圆周运动的快慢。【学生讨论】理解比值定义法，得到v＝为计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】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】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】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。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。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。角速度︵5︱6min环节二︶环节二合作探究建构新知【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1哪个小球比较快？问题2猜想还可以用什么方法描述匀速圆周运动？【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①物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢。②定义：质点所在半径转过的角度跟所用时间t的比值。思考：从定义可以得出角速度的计算公式吗？③大小：④单位：rad/s。【说明】对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度ω是恒定的。观察、分析【学生】弧长越长，对应的圆心角越大，运动也越快。【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】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°＝πrad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。周期和转速︵2︱3min︶【教师提问】除此之外是否还有其他描述圆周快慢的方法？各有什么物理意义？用什么字母表示？单位如何？【师生互动】投影知识点并点评①周期：质点沿圆周运动一周所用的时间。单位为s，符号T。②物理意义：描述物体做圆周运动的快慢。③转速：单位时间内转过的圈数，用符号n表示。单位为r/s或r/min。【说明】转速在日常生活中很常用，当n的单位取r/s时，其中角速度和转速满足ω=2πn。【学生活动】①阅读课本内容②尝试归纳知识点③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。VωT三者之间的关系︵1︱2min︶【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】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】投影知识点并点评V=2πr/Tω=2π/Tv=ωr学生合作、交流、探究=2πr/T=2π/Tv=ωr【讨论】v=ωr（运用控制变量法）1）v一定时，ω与r成反比2）ω一定时，v与r成正比3）r一定时，v与ω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。环节三环环节三环节三巩固练习内化知识课堂练习︵5︱6min︶【课件模拟】皮带传动齿轮传动磨檫传动【教师归纳】①同一转盘上各点的角速度相同。②同一皮带轮缘上各点的线速度大小相等。交流、讨论、分析培养学生的观察能力，分析归纳能力。小结︵1︱2min︶一概念质点沿圆周运动，如果在相等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：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：单位：rad／s3．周期和转速三线速度，角速度、周期间的关系v=rωV=2πr/Tv=rωω=2π/T有效帮助学生梳理本节课的知识和内容环节四课外探究提升能力课后作业︵3︱4min︶1.练习（1）（2）（3）（4）2.探究活动假定自行车脚踏板的运动周期是2s,若要估算自行车运动的速度，需要测得哪些数据？说说你的想法。学生思考、讨论、交流，解决问题。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。九、教学流程图符号说明：课堂教学过程开始和结束的符号教学内容和教师的活动学生进行的活动阅读自学周期和转速猜想分析得出角速度观察类比探究线速度怎么描述匀速圆周运动的快慢呢？Flash2两个快慢不同的小球做匀速圆周运动归纳匀速圆周运动概念讨论并得出：直线上相等时间爬过相等位移，圆周上相等时间爬过相等弧长。Flash1蜗牛在直线和圆周上匀速率爬行归纳：轨迹为圆的运动统称圆周运动分析讨论：视频中四种运动轨迹都为圆阅读自学周期和转速猜想分析得出角速度观