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2019-2020年高中物理 4.1勻速圓周運動教案 魯科版必修2 一、課程標準 會描述勻速圓周運動。 二、教學目標 ?知識與技能 1． 了解物體做圓周運動的特征 2． 理解線速度、角速度和周期的概念，知道它們是描述物體做勻速圓周運動快慢的物理量，會用它們的公式進行計算。 3． 理解線速度、角速度、周期之間的關(guān)系： ?過程與方法 1． 聯(lián)系學生日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特征。 2． 聯(lián)系各種日常生活中常見的現(xiàn)象，通過課堂演示實驗的觀察，引導學生歸納總結(jié)描述物體做圓周運動快慢的方法，進而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量：線速度大小，角速度大小，周期T、轉(zhuǎn)速n等。 3． 探究線速度與周期之間的關(guān)系，結(jié)合，導出。 ?情感態(tài)度與價值觀 1． 經(jīng)歷觀察、分析總結(jié)、及探究等學習活動，培養(yǎng)學生尊重客觀事實、實事求是的科學態(tài)度。 2． 通過親身感悟，使學生獲得對描述圓周運動快慢的物理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關(guān)系的感性認識。 三、教學建議 ?教材處理 ①課時建議：1課時 ②重點：線速度、角速度、周期概念的理解，及其相互關(guān)系的理解和應(yīng)用，勻速圓周運動的特點 難點：角速度概念的理解和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解。 重點難點處理意見 本節(jié)學習的一些物理量較抽象，教學中應(yīng)聯(lián)系各種日常生活中常見的現(xiàn)象，想辦法多做演示實驗以激發(fā)學生學習積極性，把抽象的物理量具體形象化，便于學生接受。多用一些學生熟悉的、感興趣的例子說明一些較難說清的問題，如用鐘表指針針尖的運動快慢來說明為什么周期越大運動就越慢；風扇轉(zhuǎn)動時，同一葉片上各點做圓周運動，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過和角度相同而經(jīng)過的弧長不同，這時僅用線速度并不能反映它們運動的快慢，從而有必要引入另一個描述圓周運動快慢的物理量— 角速度。 線速度、角速度、周期之間的關(guān)系，由學生通過自己的思考得出。聯(lián)系上一章知識，引導學生得出勻速圓周運動的速度方向時刻在改變，是一種變速曲線運動。 ③欄目處理意見 ［討論與交流］ 引導學生舉出盡可能多的日常生活中圓周運動的例子，以豐富學生的感性認識，進一步引導學生概括出質(zhì)點做圓周運動和勻速圓周運動的特征。 ［觀察與思考］ 通過所提的三個問題使學生認識到前面所學習的描述直線運動的物理量也可用于描述勻速圓周運動，使學生認識到勻速圓周運動是比直線運動更為復(fù)雜的曲線運動，有不同于直線運動的一些新的特點，需要引入一些新的物理量。 ［討論與交流］ 線速度、角速度、周期之間的關(guān)系，盡可能由學生通過自己的思考得出，必要時教師以適當?shù)囊龑А? 線速度、角速度、周期在描述勻速圓周運動快慢時的不同之處要讓學生充分發(fā)表自己的觀點，對一些學生的錯誤認識及時組織學生進行討論交流，以增強學生對圓周運動的理解。 ［實踐與拓展］ 所提的兩個問題是與圓周運動的相關(guān)的技術(shù)的實際應(yīng)用，可要求學生課后完成。 ?演示實驗 本節(jié)學習的一些物理量是第一次接觸，學生會感到抽象，除了利用電腦課件外，在教學中要想辦法多做演示實驗。如可用電唱機、鐘表的時針分針等來演示勻速圓周運動，其中電唱機也可用CD機的轉(zhuǎn)盤或小馬達等替代。 ?學生學習指導 1． 科學上建立概念的過程，是通過大量實例（現(xiàn)象），概括抽象出本質(zhì)的內(nèi)容，即由個別到一般的思維過程。 2． 圓周運動是曲線運動的一種特殊情況，生活中隨處可見，在學習過程中，要注意觀察和實驗，結(jié)合實際經(jīng)驗，理解和掌握圓周運動、勻速圓周運動的概念，重點理解和掌握線速度v、角速度ω、同期T和轉(zhuǎn)速n的意義及相互關(guān)系。明確線速度和角速度是從不同的角度來描述圓周運動的快慢，線速度描述質(zhì)點沿圓弧運動的快慢，角速度描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢。 四、教學設(shè)計 教具 1．鐘表，皮帶傳動裝置 2．電唱機（或CD機轉(zhuǎn)盤、小馬達等）、唱片（唱片上畫一半徑，在距圓心不同距離處用不同顏色畫兩個圓） .3．計算機、課件 教學方法 實驗、講解、歸納、推理法 主要教學過程 （一）引入新課 演示：將一粉筆頭分別沿豎直向下、水平方向、斜向上拋出，觀察運動軌跡。 復(fù)習提問：粉筆頭做直線運動、曲線運動的條件是什么？ 啟發(fā)學生回答：速度方向與合外力的方向在同一條直線上，物體做直線運動；不在同一直線上，做曲線運動。 進一步提問：在曲線運動中，有一種特殊的運動形式，物體運動的軌跡是一個圓周或一段圓弧(用單擺演示)，稱為圓周運動。在日常生活中你還見過或經(jīng)歷過哪些圓周運動？你對圓周運動有什么認識？ (學生舉例教師補充) 電扇、風車等轉(zhuǎn)動時，上面各個點運動的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運動，小到微觀世界電子繞原子核的運動，都可看做圓周運動，它是一種常見的運動形式。今天我們就來學習這一方面的內(nèi)容。 (二)教學過程設(shè)計 思考：什么樣的圓周運動最簡單？ 引導學生回答：物體運動快慢不變。 1、勻速圓周運動 物體在相等的時間里通過的圓弧長相等，如機械鐘表針尖的運動。 學生閱讀課本 “觀察與思考”，思考其提出的三個問題。 (學生自由發(fā)言) 教師引導學生總結(jié)歸納： 問題1：自行車車輪轉(zhuǎn)動時車輪上某一點，經(jīng)一段時間t后，在圓周軌道上位置的確定方法：（1）這一點經(jīng)時間t運動的軌跡，即路程；（2）由起始位置指向末了位置的有向線段，即位移；（3）由該點的半徑在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度。 問題2：該點在圓周軌道上運動快慢的判斷（定性），可用單位時間內(nèi)通過的圓弧的長度來判斷；也可用連接該點的半徑在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度來判斷；也可數(shù)一下一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)；也可用轉(zhuǎn)動一周所用的時間來判斷。 問題3：引導學生認識勻速圓周運動區(qū)別直線運動最顯著的特征，即重復(fù)性或者說周期性。 指出：勻速圓周運動是比直線運動更為復(fù)雜的曲線運動，有不同于直線運動的一些新的特點，需要引入一些新的物理量。 2、勻速圓周運動快慢的描述 （1）線速度： ①物理意義：描述質(zhì)點沿圓周運動的快慢。 ②定義：質(zhì)點通過的弧長s跟通過這段弧長所用時間t的比值。 ③大?。骸蛩賵A周運動的線速度大小處處相等 思考：在曲線運動中，速度的方向是怎樣確定的？圓周運動作為一種特殊的曲線運動，它的速度方向又是怎樣的呢？ （學生自由回答） ④方向：線速度的方向在圓周該點的切線上。 思考：在勻速直線運動中，速度的大小和方向都不變，所以勻速直線運動是速度不變的運動。勻速圓周運動是速度不變的運動嗎？ 引導學生回答：質(zhì)點做勻速圓周運動時，速度的大小不變，方向時刻在變化，勻速圓周運動不是速度不變的運動。勻速圓周運動是變速曲線運動。勻速圓周運動中的“勻速”是指速度的大小（速率）不變，應(yīng)該理解成“勻速率”。（對于基礎(chǔ)好的班，這里可進一步引導學生：速度變化了，即有加速度，按牛頓第二定律，物體所受的合外力肯定不為零，給學生一些思考，為后面向心力的講解作鋪墊。） 展示正在運動的鐘表：鐘表的分針與秒針的末端，做圓周運動的半徑大致相同，而在相同的時間內(nèi)經(jīng)過的弧長不同，這時就可以用線速度比較它們的快慢。 演示轉(zhuǎn)動的唱片，引導學生觀察：同一半徑上的兩個不同顏色的點：唱片轉(zhuǎn)動時，同一半徑上的兩點做圓周運動中，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同而經(jīng)過的弧長不同，這時用線速度能全面地反映它們運動的快慢嗎？ 演示課皮帶傳動實驗，引導學生觀察：皮帶傳動時，大小兩輪子邊緣在相同的時間內(nèi)經(jīng)過的弧長相同，即線速度大小相同。但是與此同時，兩輪轉(zhuǎn)過的角度并不相同，小輪顯然轉(zhuǎn)得快些。 分析：同一輪子半徑上不同的質(zhì)點，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，轉(zhuǎn)動的快慢是相同的，但是經(jīng)過的弧長并不相同，離圓心越遠的質(zhì)點，運動越快，線速度顯然大些。怎么解決這一問題呢？ （學生自由發(fā)言） 引導得出：引入另一個描述圓周運動快慢的物理量—角速度 （2）角速度 ①物理意義：描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢。 ②定義：質(zhì)點所在半徑轉(zhuǎn)過的角度跟所用時間t的比值。 ③大小：　單位：rad/s ④勻速圓周運動是角速度不變的圓周運動 出示閱讀思考題： 1）　　　　叫周期；　　　　叫轉(zhuǎn)速 2）它們分別用什么字母表示？ 3）它們的單位分別是什么？ 閱讀結(jié)束后，學生自己復(fù)述上邊思考題。 (3)周期 ①物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。 ②定義：質(zhì)點沿圓周運動一周所用的時間，用符號T表示。 ③單位：S 如：地球公轉(zhuǎn)周期約365天，鐘表秒針周期60s等，周期長，表示運動慢。 (3)轉(zhuǎn)速 ①物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。 ②定義：做圓周運動的物體單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，用符號n表示。 ③單位：r/s或r/min (前面“觀察與思考”已提及，所以這部分可由學生自己說出并看書完成) 恒量。 3．線速度、角速度、周期之間的關(guān)系 既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運動快慢的物理量，那么他們之間有什么樣的關(guān)系呢？ （出示課本 “討論與交流”，學生自己思考，然后教師組織交流總結(jié)。） （1）線速度與周期關(guān)系：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個周期內(nèi)通過的弧長為。） 指出：上式表明，只有當半徑相同時，周期小的線速度大，當半徑不同時，周期小的線速度不一定大，所以周期與線速度描述的快慢是不一樣的。 （2）角速度與周期關(guān)系：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為。） 引導學生結(jié)合以上兩點得出： （3）線速度與角速度關(guān)系： 引導學生討論得出： 1）當v一定時，與r成反比 2）當一定時及v與r成正比 3）當r一定時，v與成正比 （4）考慮到轉(zhuǎn)速則有： 強調(diào)：式中各物理量單位的統(tǒng)一。 (三)課堂小結(jié) 1．勻速圓周運動是一種變速曲線運動。 2．描述勻速圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等。 3．線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 五、達標練習 1．靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（　A　） 　 A．運動的周期都是相同的 　 B．它們的線速度都是相同的 　 C．它們的線速度大小都是相同的 　 D．它們的角速度是不同的 2．xx年上海將建成世界第一高度的摩天輪—“上海之星”，它比目前世界最高的摩天輪—“倫敦之眼”還高約70m，也將高于目前正在建設(shè)中的美國“拉斯維加斯”摩天輪?！吧虾Ｖ恰蹦μ燧喛偵砀呒s210m，輪直徑180m，運動行一周需30min，則該摩天輪的（　BD?。? A．線速度為m/s　　　　　B．線速度為0.1m/s C．線速度為0.2m/s　　　 D．角速度為rad/s A B C r1 r2 r3 3．如圖所示的皮帶傳送裝置中，右邊兩輪連在一起同軸轉(zhuǎn)動，圖中三輪半徑關(guān)系為：，A、B、C三點為三個輪邊緣上的點，皮帶不打滑，則A、B、C三點的線速度之比是 ： ： ；角速度之比是 ： ： ；周期之比是 ： ： 。 （1：1：3　　1：2：2　　2：1：1） ?實踐部分（見課本P28“實踐與拓展” ） 說明：本教學設(shè)計“斜體字內(nèi)容“為板書設(shè)計，容量稍大，練習中的第3題可根據(jù)時間選講！以上教學設(shè)計和教學建議僅供參考，請各位老師根據(jù)學校的具體實際作出調(diào)整。