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2019-2020年高中物理 4.1勻速圓周運(yùn)動(dòng)教案 魯科版必修2 一、課程標(biāo)準(zhǔn) 會(huì)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 二、教學(xué)目標(biāo) ?知識(shí)與技能 1． 了解物體做圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)快慢的物理量，會(huì)用它們的公式進(jìn)行計(jì)算。 3． 理解線速度、角速度、周期之間的關(guān)系： ?過(guò)程與方法 1． 聯(lián)系學(xué)生日常生活中所觀察到的各種圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，找出共同特征。 2． 聯(lián)系各種日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，通過(guò)課堂演示實(shí)驗(yàn)的觀察，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)快慢的方法，進(jìn)而引出描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)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(dǎo)出。 ?情感態(tài)度與價(jià)值觀 1． 經(jīng)歷觀察、分析總結(jié)、及探究等學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 2． 通過(guò)親身感悟，使學(xué)生獲得對(duì)描述圓周運(yùn)動(dòng)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(rèn)識(shí)。 三、教學(xué)建議 ?教材處理 ①課時(shí)建議：1課時(shí) ②重點(diǎn)：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(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 難點(diǎn)：角速度概念的理解和勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)的理解。 重點(diǎn)難點(diǎn)處理意見(jiàn) 本節(jié)學(xué)習(xí)的一些物理量較抽象，教學(xué)中應(yīng)聯(lián)系各種日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，想辦法多做演示實(shí)驗(yàn)以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，把抽象的物理量具體形象化，便于學(xué)生接受。多用一些學(xué)生熟悉的、感興趣的例子說(shuō)明一些較難說(shuō)清的問(wèn)題，如用鐘表指針針尖的運(yùn)動(dòng)快慢來(lái)說(shuō)明為什么周期越大運(yùn)動(dòng)就越慢；風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同一葉片上各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，在相同的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)和角度相同而經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)不同，這時(shí)僅用線速度并不能反映它們運(yùn)動(dòng)的快慢，從而有必要引入另一個(gè)描述圓周運(yùn)動(dòng)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(xué)生通過(guò)自己的思考得出。聯(lián)系上一章知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生得出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在改變，是一種變速曲線運(yùn)動(dòng)。 ③欄目處理意見(jiàn) ［討論與交流］ 引導(dǎo)學(xué)生舉出盡可能多的日常生活中圓周運(yùn)動(dòng)的例子，以豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生概括出質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特征。 ［觀察與思考］ 通過(guò)所提的三個(gè)問(wèn)題使學(xué)生認(rèn)識(shí)到前面所學(xué)習(xí)的描述直線運(yùn)動(dòng)的物理量也可用于描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到勻速圓周運(yùn)動(dòng)是比直線運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，有不同于直線運(yùn)動(dòng)的一些新的特點(diǎn)，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(xué)生通過(guò)自己的思考得出，必要時(shí)教師以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。 線速度、角速度、周期在描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢時(shí)的不同之處要讓學(xué)生充分發(fā)表自己的觀點(diǎn)，對(duì)一些學(xué)生的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)及時(shí)組織學(xué)生進(jìn)行討論交流，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的理解。 ［實(shí)踐與拓展］ 所提的兩個(gè)問(wèn)題是與圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)的技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，可要求學(xué)生課后完成。 ?演示實(shí)驗(yàn) 本節(jié)學(xué)習(xí)的一些物理量是第一次接觸，學(xué)生會(huì)感到抽象，除了利用電腦課件外，在教學(xué)中要想辦法多做演示實(shí)驗(yàn)。如可用電唱機(jī)、鐘表的時(shí)針?lè)轴樀葋?lái)演示勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中電唱機(jī)也可用CD機(jī)的轉(zhuǎn)盤或小馬達(dá)等替代。 ?學(xué)生學(xué)習(xí)指導(dǎo) 1． 科學(xué)上建立概念的過(guò)程，是通過(guò)大量實(shí)例（現(xiàn)象），概括抽象出本質(zhì)的內(nèi)容，即由個(gè)別到一般的思維過(guò)程。 2． 圓周運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)的一種特殊情況，生活中隨處可見(jiàn)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，要注意觀察和實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，理解和掌握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念，重點(diǎn)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(lái)描述圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，線速度描述質(zhì)點(diǎn)沿圓弧運(yùn)動(dòng)的快慢，角速度描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。 四、教學(xué)設(shè)計(jì) 教具 1．鐘表，皮帶傳動(dòng)裝置 2．電唱機(jī)（或CD機(jī)轉(zhuǎn)盤、小馬達(dá)等）、唱片（唱片上畫(huà)一半徑，在距圓心不同距離處用不同顏色畫(huà)兩個(gè)圓） .3．計(jì)算機(jī)、課件 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)、講解、歸納、推理法 主要教學(xué)過(guò)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(yùn)動(dòng)軌跡。 復(fù)習(xí)提問(wèn)：粉筆頭做直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)的條件是什么？ 啟發(fā)學(xué)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(yùn)動(dòng)；不在同一直線上，做曲線運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)一步提問(wèn)：在曲線運(yùn)動(dòng)中，有一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式，物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)圓周或一段圓弧(用單擺演示)，稱為圓周運(yùn)動(dòng)。在日常生活中你還見(jiàn)過(guò)或經(jīng)歷過(guò)哪些圓周運(yùn)動(dòng)？你對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)有什么認(rèn)識(shí)？ (學(xué)生舉例教師補(bǔ)充) 電扇、風(fēng)車等轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上面各個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運(yùn)動(dòng)，小到微觀世界電子繞原子核的運(yùn)動(dòng)，都可看做圓周運(yùn)動(dòng)，它是一種常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式。今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)這一方面的內(nèi)容。 (二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì) 思考：什么樣的圓周運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單？ 引導(dǎo)學(xué)生回答：物體運(yùn)動(dòng)快慢不變。 1、勻速圓周運(yùn)動(dòng) 物體在相等的時(shí)間里通過(guò)的圓弧長(zhǎng)相等，如機(jī)械鐘表針尖的運(yùn)動(dòng)。 學(xué)生閱讀課本 “觀察與思考”，思考其提出的三個(gè)問(wèn)題。 (學(xué)生自由發(fā)言) 教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納： 問(wèn)題1：自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)車輪上某一點(diǎn)，經(jīng)一段時(shí)間t后，在圓周軌道上位置的確定方法：（1）這一點(diǎn)經(jīng)時(shí)間t運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的半徑在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。 問(wèn)題2：該點(diǎn)在圓周軌道上運(yùn)動(dòng)快慢的判斷（定性），可用單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧的長(zhǎng)度來(lái)判斷；也可用連接該點(diǎn)的半徑在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度來(lái)判斷；也可數(shù)一下一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)；也可用轉(zhuǎn)動(dòng)一周所用的時(shí)間來(lái)判斷。 問(wèn)題3：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)區(qū)別直線運(yùn)動(dòng)最顯著的特征，即重復(fù)性或者說(shuō)周期性。 指出：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是比直線運(yùn)動(dòng)更為復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，有不同于直線運(yùn)動(dòng)的一些新的特點(diǎn)，需要引入一些新的物理量。 2、勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述 （1）線速度： 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)通過(guò)的弧長(zhǎng)s跟通過(guò)這段弧長(zhǎng)所用時(shí)間t的比值。 ③大?。骸蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的線速度大小處處相等 思考：在曲線運(yùn)動(dòng)中，速度的方向是怎樣確定的？圓周運(yùn)動(dòng)作為一種特殊的曲線運(yùn)動(dòng)，它的速度方向又是怎樣的呢？ （學(xué)生自由回答） ④方向：線速度的方向在圓周該點(diǎn)的切線上。 思考：在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，速度的大小和方向都不變，所以勻速直線運(yùn)動(dòng)是速度不變的運(yùn)動(dòng)。勻速圓周運(yùn)動(dòng)是速度不變的運(yùn)動(dòng)嗎？ 引導(dǎo)學(xué)生回答：質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的大小不變，方向時(shí)刻在變化，勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是速度不變的運(yùn)動(dòng)。勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)。勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的“勻速”是指速度的大?。ㄋ俾剩┎蛔?，應(yīng)該理解成“勻速率”。（對(duì)于基礎(chǔ)好的班，這里可進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)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(xué)生一些思考，為后面向心力的講解作鋪墊。） 展示正在運(yùn)動(dòng)的鐘表：鐘表的分針與秒針的末端，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大致相同，而在相同的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)不同，這時(shí)就可以用線速度比較它們的快慢。 演示轉(zhuǎn)動(dòng)的唱片，引導(dǎo)學(xué)生觀察：同一半徑上的兩個(gè)不同顏色的點(diǎn)：唱片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同一半徑上的兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)中，在相同的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同而經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)不同，這時(shí)用線速度能全面地反映它們運(yùn)動(dòng)的快慢嗎？ 演示課皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察：皮帶傳動(dòng)時(shí)，大小兩輪子邊緣在相同的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)相同，即線速度大小相同。但是與此同時(shí)，兩輪轉(zhuǎn)過(guò)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(diǎn)，在相同的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同，轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是相同的，但是經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)并不相同，離圓心越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)越快，線速度顯然大些。怎么解決這一問(wèn)題呢？ （學(xué)生自由發(fā)言） 引導(dǎo)得出：引入另一個(gè)描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量—角速度 （2）角速度 ①物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。 ②定義：質(zhì)點(diǎn)所在半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度跟所用時(shí)間t的比值。 ③大?。骸挝唬簉ad/s ④勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的圓周運(yùn)動(dòng) 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(xué)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(yùn)動(dòng)的快慢。 ②定義：質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間，用符號(hào)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(zhǎng)，表示運(yùn)動(dòng)慢。 (3)轉(zhuǎn)速 ①物理意義：描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。 ②定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，用符號(hào)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(xué)生自己說(shuō)出并看書(shū)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(lái)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(xué)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(yùn)動(dòng)的物體，在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)為。） 指出：上式表明，只有當(dāng)半徑相同時(shí)，周期小的線速度大，當(dāng)半徑不同時(shí)，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(yùn)動(dòng)的物體，在一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為。） 引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合以上兩點(diǎn)得出： （3）線速度與角速度關(guān)系： 引導(dǎo)學(xué)生討論得出： 1）當(dāng)v一定時(shí)，與r成反比 2）當(dāng)一定時(shí)及v與r成正比 3）當(dāng)r一定時(shí)，v與成正比 （4）考慮到轉(zhuǎn)速則有： 強(qiáng)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(yùn)動(dòng)是一種變速曲線運(yùn)動(dòng)。 2．描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(dá)標(biāo)練習(xí) 1．靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（　A?。? 　 A．運(yùn)動(dòng)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(guó)“拉斯維加斯”摩天輪。“上海之星”摩天輪總身高約210m，輪直徑180m，運(yùn)動(dòng)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(dòng)，圖中三輪半徑關(guān)系為：，A、B、C三點(diǎn)為三個(gè)輪邊緣上的點(diǎn)，皮帶不打滑，則A、B、C三點(diǎn)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(shí)踐部分（見(jiàn)課本P28“實(shí)踐與拓展” ） 說(shuō)明：本教學(xué)設(shè)計(jì)“斜體字內(nèi)容“為板書(shū)設(shè)計(jì)，容量稍大，練習(xí)中的第3題可根據(jù)時(shí)間選講！以上教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)建議僅供參考，請(qǐng)各位老師根據(jù)學(xué)校的具體實(shí)際作出調(diào)整。