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2022魯科版必修二《勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述》word教案

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1、2022魯科版必修二《勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述》word教案 教學(xué)目標(biāo): 一、知識(shí)與技能: 1、知道什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2、理解什么是線(xiàn)速度、角速度和周期 3、理解線(xiàn)速度、角速度和周期之間的關(guān)系 二、過(guò)程與方法: 1、能夠用類(lèi)比等方法學(xué)習(xí)新知識(shí)。 2、能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究規(guī)律。 3、能夠應(yīng)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和解決有關(guān)問(wèn)題。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀: 通過(guò)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的教學(xué),使學(xué)生了解對(duì)同一個(gè)問(wèn)題可以從不同的側(cè)面進(jìn)行研究。 教學(xué)重點(diǎn): 1、理解線(xiàn)速度、角速度和周期的概念。 2、知道什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3、線(xiàn)速度、角速度及周期之間的關(guān)系 教學(xué)難點(diǎn): 可

2、以用不同的物理量描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 播放視頻:日常生活中常見(jiàn)的圓周,新 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 特點(diǎn):運(yùn)動(dòng)快慢不變 問(wèn)題:如何描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 演示實(shí)驗(yàn):自行車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 線(xiàn)速度 角速度 、頻率、轉(zhuǎn)速 大?。? S為弧長(zhǎng) 方向:分組實(shí)驗(yàn)留跡法 解釋演示實(shí)驗(yàn) 線(xiàn)速度、角速度及周期等之間的關(guān)系 課堂練習(xí) 課堂小結(jié) n=f= 教學(xué)方法: 演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、講授、推理歸納法 教學(xué)用具: 玩具小自行車(chē)、自制圓周運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度方向演示器、多媒體 教學(xué)流程: 教學(xué)過(guò)程: 一、引入 師:前面我們學(xué)習(xí)了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中

3、一種比較簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式——拋體運(yùn)動(dòng),而在日常生活中,我們還經(jīng)常見(jiàn)到另一種比較簡(jiǎn)單的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)——圓周運(yùn)動(dòng)。 師:什么是圓周運(yùn)動(dòng)呢? 生:圓周運(yùn)動(dòng)就是運(yùn)動(dòng)軌跡是圓周的運(yùn)動(dòng)。 師:同學(xué)們能不能舉一些日常生活中常見(jiàn)的圓周運(yùn)動(dòng)? 生:如機(jī)械鐘表的指針、齒輪、電風(fēng)扇的葉片、汽車(chē)的車(chē)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)都是圓周運(yùn)動(dòng)。 師:播放生活中常見(jiàn)的圓周運(yùn)動(dòng)的視頻。 二、勻速圓周運(yùn)動(dòng) 師:我們剛才舉到的這些例子中,有些圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是比較復(fù)雜的,如過(guò)山車(chē)的運(yùn)動(dòng)。而我們研究一種運(yùn)動(dòng),都是先研究其最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式,如在直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)習(xí)中,我們只研究了最簡(jiǎn)單的兩種直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,即勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)

4、律。對(duì)于圓周運(yùn)動(dòng),我們也先研究其中最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式,那最簡(jiǎn)單的圓周運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是怎樣的? 生:最簡(jiǎn)單的圓周運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是運(yùn)動(dòng)快慢不變的圓周運(yùn)動(dòng)。 師:我們把這種運(yùn)動(dòng)快慢不變的圓周運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 師:勻速圓周運(yùn)動(dòng)與勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的區(qū)別是什么? 生:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方向不斷變化。 1、線(xiàn)速度 演示實(shí)驗(yàn):將自行車(chē)倒過(guò)來(lái)放置,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)腳踏板,觀察并比較小自行車(chē)上AB兩點(diǎn)、BC兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)快慢。 B A C 生:觀察、思考及討論。給出觀點(diǎn): 1、A點(diǎn)比B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快 2、AB兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢一樣 3、BC兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢一樣

5、 4、B點(diǎn)比C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快 A B C 圖(1) 師:同學(xué)們得到的這些結(jié)論到底哪些是正確的哪些是錯(cuò)誤的呢?我們應(yīng)該如何確定勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢呢? 師:我們先回顧一下我們是如何描述直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的快慢。 生:用速度這個(gè)物理量,,是位移與時(shí)間的比值。 師:那速度這個(gè)物理量能不能準(zhǔn)確地描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢呢? 生:學(xué)生思考討論。 師:提示可以舉一個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例:如圖(1)所示 ,一物體從A點(diǎn)出發(fā),沿順時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t1,第一次運(yùn)動(dòng)到了B點(diǎn);經(jīng)過(guò)時(shí)間t2第一次運(yùn)動(dòng)到了C點(diǎn) 。物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的快慢是不變的。 物體在t1時(shí)間內(nèi)的平均速度;時(shí)間t2內(nèi)

6、的平均速度。因SAB>SAC t1。而對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體來(lái)說(shuō),物體運(yùn)動(dòng)的快慢應(yīng)該是不變的,說(shuō)明用我們以前所學(xué)過(guò)的物理量——速度是無(wú)法準(zhǔn)確描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。 A B C 乙 甲 圖(2) 師:那么我們應(yīng)該用什么物理量來(lái)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢呢?提示能不能用初中所學(xué)過(guò)的速率來(lái)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。 生:學(xué)生談?wù)摗? 師:我們是如何定義速率的? 生:,是路程與時(shí)間的比值。 師:物體做圓周運(yùn)動(dòng)的路程就對(duì)應(yīng)于圓上的弧長(zhǎng)。 師:兩物體甲和乙同時(shí)從A點(diǎn)出發(fā),沿順時(shí)針做快慢不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng),甲比乙運(yùn)動(dòng)得快,經(jīng)過(guò)時(shí)間t,甲第一次運(yùn)動(dòng)到了C點(diǎn),乙第一次運(yùn)

7、動(dòng)到了B點(diǎn),甲的速率V甲=,乙的速率V乙=。因SAC‘>SAB‘,所以V甲>V乙,因此速率可以用來(lái)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。 師:我們把勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)的弧長(zhǎng)S與所有時(shí)間t的比值叫做線(xiàn)速度的大小。 【公式】 【單位】:米每秒 m/s 師:線(xiàn)速度是矢量,不僅有大小,而且有方向。那線(xiàn)速度的方向是怎樣的呢? 師:分組實(shí)驗(yàn)。如圖(3)所示,半圓軌道放置在水平桌面上,在水平桌面與半圓周軌道間由下至上疊放白紙、復(fù)寫(xiě)紙。讓小球在水平面內(nèi)沿半圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在B點(diǎn)脫離軌道時(shí),對(duì)小球進(jìn)行受力分析,忽略滾動(dòng)摩擦力的影響,可認(rèn)為小球所受合力為0,因此小球接下來(lái)以速度VB做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),此時(shí)

8、小球的運(yùn)動(dòng)軌跡方向即小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的線(xiàn)速度方向。通過(guò)留在白紙上的軌跡,我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)方向與半徑方向垂直,說(shuō)明小球在做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度方向沿圓周B點(diǎn)的切線(xiàn)方向。多次實(shí)驗(yàn),得到相同的結(jié)論。說(shuō)明物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)速度的方向總是沿圓周的切線(xiàn)方向。 師:我們把這種方法叫做留跡法。在以前的學(xué)生中我們是否也使用過(guò)留跡法? 生:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻閃照片等。 師:拓展——任何曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度方向是否都沿軌跡的切線(xiàn)方向?請(qǐng)同學(xué)回去后用同樣的方法進(jìn)行探究。 師:學(xué)習(xí)了線(xiàn)速度概念后,請(qǐng)同學(xué)們判斷一下演示實(shí)驗(yàn)中的觀點(diǎn)哪些是正確的。 生:觀點(diǎn)1和觀點(diǎn)3是正確的。 對(duì)于AB兩點(diǎn),因轉(zhuǎn)動(dòng)一周

9、所用的時(shí)間相同,但A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)大于B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng),根據(jù)線(xiàn)速度的公式可得SA>SB,所以VA>VB,說(shuō)明觀點(diǎn)1——A點(diǎn)比B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快是正確的。對(duì)于BC兩點(diǎn),因是用鏈子連在一起的,相同的時(shí)間內(nèi)它們的路程相等,所以在相同時(shí)間里運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)相同,有VB=VC,說(shuō)明觀點(diǎn)3——BC兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢一樣是正確的。 師:但有的同學(xué)認(rèn)為AB兩點(diǎn)是一同轉(zhuǎn)動(dòng)的,所以它們的運(yùn)動(dòng)快慢應(yīng)該是一樣的,而B(niǎo)C兩點(diǎn)在相等的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度卻不一樣,所以它們的運(yùn)動(dòng)快慢是不一樣的。因此對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō),我們還可以從角度的方面來(lái)考慮物體運(yùn)動(dòng)的快慢。 2、角速度 師:為了描述BC兩點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中角度變化快慢的不同,物理學(xué)中引入一

10、個(gè)量來(lái)描述它。我們把這個(gè)量叫做“角速度”,用符號(hào)ω表示。 【定義】做圓周運(yùn)動(dòng)的物體某段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角與該段時(shí)間的比值叫做角速度。 【公式】 師:那角速度的單位是什么呢? 師:應(yīng)該是度每秒,°/s 師:提到角的單位,大家自然會(huì)想到“度”,然而在國(guó)際單位制中,角的度量使用另一個(gè)單位“弧度”。 【單位】弧度每秒 rad/s 【方向】四指繞著轉(zhuǎn)動(dòng)方向中,拇指指向就是角速度方向。(可對(duì)學(xué)生說(shuō)高中階段不要求掌握角速度的方向) 師:我們學(xué)習(xí)了角速度的概念后,同學(xué)就很容易可以理解演示實(shí)驗(yàn)中的觀點(diǎn)2和觀點(diǎn)4了。AB兩點(diǎn)是一同轉(zhuǎn)動(dòng)的,相同時(shí)間里轉(zhuǎn)過(guò)的角度一樣,說(shuō)明他們的角速度相等,所以它們的運(yùn)

11、動(dòng)快慢應(yīng)該是一樣的。而在相等的時(shí)間內(nèi)B點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度大于C點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度,所以B的角速度大于C的角速度。 3、周期: 師:前面我們已經(jīng)分析了可以從線(xiàn)速度和角速度兩方面來(lái)描述物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。請(qǐng)大家再思考一下,是否還有其他的物理量也可以描述物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。 生:學(xué)生討論。 師:對(duì)于BC兩點(diǎn),轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用的時(shí)間是不同的,因此我們還可以用物體轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用的時(shí)間來(lái)描述物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。 師:我們把周期性運(yùn)動(dòng)每重復(fù)一次所需要的時(shí)間叫做周期T。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,周期越短,轉(zhuǎn)動(dòng)越快;周期越長(zhǎng),轉(zhuǎn)動(dòng)越慢。 【定義】周期性運(yùn)動(dòng)每重復(fù)一次所需要的時(shí)間叫做周期T。 【單位】秒

12、 s 師:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用的時(shí)間越長(zhǎng),說(shuō)明物體轉(zhuǎn)動(dòng)越慢,那如果物體在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)越多,說(shuō)明物體轉(zhuǎn)動(dòng)得是越快還是越慢呢? 生:轉(zhuǎn)動(dòng)得越快。 師:因此我們還可以用單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)重復(fù)的次數(shù)來(lái)描述物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。 師:我們把單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)重復(fù)的次數(shù)叫做頻率,用f表示,單位是赫茲(HZ)。頻率越高,轉(zhuǎn)動(dòng)越快;頻率越低,轉(zhuǎn)動(dòng)越慢。 師:在生產(chǎn)和生活中,我們又把勻速圓周運(yùn)動(dòng)的頻率稱(chēng)為轉(zhuǎn)速,用n表示,單位為轉(zhuǎn)每秒(r/s ) 或者轉(zhuǎn)每分(r/min)。 師:下面請(qǐng)大家分析一下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,周期、頻率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。 生:很容易可以得到:

13、師:下面請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)今天所學(xué)的知識(shí)歸納一下演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。 生:A點(diǎn)的線(xiàn)速度大于B點(diǎn)的線(xiàn)速度 結(jié)論1:A點(diǎn)比B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快 AB兩點(diǎn)的角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速相等 結(jié)論2:AB兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢一樣 BC兩點(diǎn)的線(xiàn)速度相等 結(jié)論3:BC兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢一樣 C點(diǎn)角速度(周期、頻率、轉(zhuǎn)速)大于B點(diǎn)的 結(jié)論4:C點(diǎn)比B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快 三、線(xiàn)速度、角速度、周期的關(guān)系 師:請(qǐng)同學(xué)們?cè)俜治鲆幌伦鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的物體,線(xiàn)速度、角速度與周期之間的關(guān)系。 生:1、線(xiàn)速度與角速度的關(guān)系

14、 2、線(xiàn)速度與T的關(guān)系、角速度與T的關(guān)系 3、線(xiàn)速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系、角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 請(qǐng)學(xué)生在黑板上板演 師:從以上的學(xué)習(xí)我們知道線(xiàn)速度、角速度、周期、頻率和轉(zhuǎn)速都可以用來(lái)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢,說(shuō)明對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題可以從不同的側(cè)面進(jìn)行研究。 四、課堂練習(xí) A B C A B C 例1、分析下面兩個(gè)圖中ABC三點(diǎn)角速度、線(xiàn)速度、周期間的關(guān)系。 A B 30° 60° 例2、關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( ) A、任意相等時(shí)間內(nèi)物體通過(guò)的路程相等。 B、任意相等時(shí)間內(nèi)物體通

15、過(guò)的位移相等 C、任意相等時(shí)間內(nèi)物體半徑掃過(guò)的弧度相等 D、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng) 五、課后思考題、作業(yè) 1、地球上北緯30度和北緯60度上各有一點(diǎn)A和B,則它們之間的角速度和線(xiàn)速度大小之比為多少? 2、磁帶兩孔轉(zhuǎn)速是否相同? 3、書(shū)本第66頁(yè)圖4-5中,砂輪打磨時(shí)飛出的火星是從砂輪飛出的物質(zhì)還是從工件上飛出的物質(zhì)? 4、書(shū)本第66頁(yè)圖4-5和圖4-6中,火星和水滴從切線(xiàn)飛出,為什么就可以說(shuō)明圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度方向就是沿圓周的切線(xiàn)方向? 5、課后作業(yè):書(shū)P70 第3、5題 六、課堂小結(jié) 物理量 大小 方向 物理意義 1 線(xiàn)速度v V=s/t (s

16、—弧長(zhǎng)) V=2 π r/T 沿圓周的切線(xiàn)方向 表示質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 2 角速度ω ω=θ/t ω=2 π /T 有 表示質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 3 周期T T=1/f 標(biāo)量 表示質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 4 頻率f f=1/T 標(biāo)量 表示質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 5 轉(zhuǎn)速n n=f=1/T 標(biāo)量 表示質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 板書(shū)設(shè)計(jì): 一、 圓周運(yùn)動(dòng) 1、 定義:運(yùn)動(dòng)軌跡是圓周的運(yùn)動(dòng) 2、 日常生活常見(jiàn)的圓周運(yùn)動(dòng): 如機(jī)械鐘表的指針、齒輪、電風(fēng)扇的葉片、汽車(chē)的車(chē)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng) 3、 最簡(jiǎn)單圓周運(yùn)動(dòng) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)——

17、特點(diǎn):運(yùn)動(dòng)快慢不變 與勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的區(qū)別——運(yùn)動(dòng)的方向不斷變化 二、 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的描述 演示實(shí)驗(yàn):自行車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng) 觀點(diǎn)1、A點(diǎn)比B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快 觀點(diǎn)2、AB兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢一樣 觀點(diǎn)3、BC兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢一樣 觀點(diǎn)4、B點(diǎn)比C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快 1、 線(xiàn)速度 (1)物理意義:描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 (2)定義:質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)S與所用時(shí)間t 的比叫做線(xiàn)速度 (3)線(xiàn)速度的大?。? (4)線(xiàn)速度的方向:沿圓周各點(diǎn)的切線(xiàn)方向 分組實(shí)驗(yàn):探究線(xiàn)速度的方向 留跡法 2、 角速度 (1) 物理意義:描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 (2) 定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體某

18、段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角與該段時(shí)間的比值叫做角速度 (3) 矢量 不要求掌握方向 (4) 單位 弧度每秒 rad/s 3、 周期 (1) 物理意義:描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 (2) 定義:周期性運(yùn)動(dòng)每重復(fù)一次所用的時(shí)間叫周期 (3) 標(biāo)量 4、 頻率 (1) 物理意義:描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 (2) 定義:周期性運(yùn)動(dòng)每重復(fù)一次所用的時(shí)間叫周期 (3) 標(biāo)量 5、 轉(zhuǎn)速 (1) 物理意義:描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢 (2) 定義:周期性運(yùn)動(dòng)每重復(fù)一次所用的時(shí)間叫周期 (3) 標(biāo)量 三、線(xiàn)速度、角速度、周期、頻率及轉(zhuǎn)速間的關(guān)系 1、線(xiàn)速度與角速度的關(guān)系 2、線(xiàn)速度與T的關(guān)系、角速度與T的關(guān)系 3、線(xiàn)速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系、角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 4、 n=f=1/T 四、課堂練習(xí) 五、課后思考題、作業(yè) 六、課堂小結(jié)

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