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《圆周运动》教学设计

查字典物理网 2020-11-19

一、教材分析

《匀速圆周运动》为高中物理必修2第五章第5节.它是学生在充分掌握了曲线运动的规律和曲线运动问题的处理方法后,接触到的又一个美丽的曲线运动,本节内容作为该章节的重要部分,主要要向学生介绍描述圆周运动的几个基本概念,为后继的学习打下一个良好的基础。

人教版教材有一个的特点就是以实验事实为基础,让学生得出感性认识,再通过理论分析总结出规律,从而形成理性认识。

教科书在列举了生活中了一些圆周运动情景后,通过观察自行车大齿轮、小齿轮、后轮的关联转动,提出了描述圆周运动的物体运动快慢的问题。

二、教学目标

1.知识与技能

①知道什么是圆周运动、什么是匀速圆周运动。理解线速度的概念;理解角速度和周期的概念,会用它们的公式进行计算。

②理解线速度、角速度、周期之间的关系:v=rω=2πr/T。

③理解匀速圆周运动是变速运动。

④能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决具体情景中的问题。

2.过程与方法

①运用极限思维理解线速度的瞬时性和矢量性.掌握运用圆周运动的特点去分析有关问题。

②体会有了线速度后,为什么还要引入角速度.运用数学知识推导角速度的单位。

3.情感、态度与价值观

①通过极限思想和数学知识的应用,体会学科知识间的联系,建立普遍联系的观点。

②体会应用知识的乐趣,感受物理就在身边,激发学生学习的兴趣。

③进行爱的教育。在与学生的交流中,表达关爱和赏识,如微笑着对学生说“非常好!”“你们真棒!”“分析得对!”让学生得到肯定和鼓励,心情愉快地学习。

三、教学重点、难点

1.重点

①理解线速度、角速度、周期的概念及引入的过程;

②掌握它们之间的联系。

2.难点

①理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性;

②理解匀速圆周运动是变速运动。

四、学情分析

学生已有的知识:

1.瞬时速度的概念

2.初步的极限思想

3.思考、讨论的习惯

4.数学课中对角度大小的表示方法

五、教学方法与手段

演示实验、展示图片、观看视频、动画;

讨论、讲授、推理、概括

师生互动,生生互动,

六、教学设计

(一)导入新课(认识圆周运动)

●通过演示实验、展示图片、观看视频、动画,让学生认识圆周运动的特点,

演示小球在水平面内圆周运动

展示自行车、钟表、电风扇等图片

观看地球绕太阳运动的动画

观看花样滑冰视频

提出问题:它们的运动有什么共同点?答:它们的轨迹是一个圆.

师:对,这就是我们今天要研究的圆周运动

观看动画,思考问题:这两个球匀速圆周运动有什么不同?答:快慢不同

提出问题:如何描述物体做圆周运动的快慢?

学生动手,分组实践,观察自行车的传动装置,思考与讨论:

自行车的大齿轮,小齿轮,后轮中的质点都在做圆周运动。

比较哪些点运动得更快些?说说你比较的理由。

讨论后,展示自行车传动装置图片(或视频),进一步提问:如何比较物体圆周运动快慢?师生共同分析,小结可能的比较方法:

方案1:比较物体在一段时间内通过的圆弧长短

方案2:比较物体在一段时间内半径转过的角度大小

方案3:比较物体转过一圈所用时间的多少

方案4:比较物体在一段时间内转过的圈数

注意:在与学生交流时表达鼓励和赏识:如“非常好!”、“你(们)真棒!”、“说得对!”等。

(二)新课教学

描述圆周运动快慢的物理量

线速度

学生阅读课文有关内容,思考并讨论以下问题:

1.线速度是怎么定义的?单位是什么?

2.线速度的方向怎样?请说出圆周运动的速度方向是怎么确定的。

3.物体匀速圆周运动的线速度有什么特点?

4.为什么说匀速圆周运动是一种变速运动?这里的“匀速”是指什么不变?

生生互动,师生互动后,概括如下:点击幻灯片,全方位学习小结线速度的概念;并通过砂轮切割的视频,让学生感受圆周运动的速度方向。如下:

线速度:

定义:质点做圆周运动通过的弧长 Δl 和所用时间 Δt 的比值叫做线速度。

大小:v=Δl/Δt (分析:当Δt很小时,v即圆周各点的瞬时速度。)

单位:m/s 方向:沿圆周上该点的切线方向(看砂轮工作视频)。

物理意义:描述通过弧长的快慢。

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。

看动画,学习匀速圆周运动的概念: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。(请学生再举几个生活中的圆周运动的实例)

关于匀速圆周运动的问题讨论:

1.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?

2.匀速圆周运动是匀速运动吗?

注意:在与学生交流时表达鼓励和赏识:如“很好!”“你(们)真了不起!”等。

讨论后,小结如下:

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!

角速度

看图片,回答问题:(转向角速度学习)

观察自行车的传动装置,分析P点和N点,M点和N点哪点运动得更快些?哪点转动得更快些?请同学们讨论一下!

通过讨论,同学们发现,原来,质点运动得快与转动得快不是一回事!有必要引入一个表示转动快慢的物理量──角速度(转入角速度学习)

注意:在与学生交流时表达鼓励和赏识:如“分析得好!”“不错!”等。

下面我们研究描述匀速圆周运动转动快慢的物理量──角速度

学生阅读课文有关内容P14-15,思考以下问题:

角速度是怎么定义的?

1.角度的单位是什么?它和通常意义上的单位有何不同?

2.角度的大小是怎么表示的?

3.30°,45°,60°,90°,180°,360°,用弧度作单位该怎么表示?

4.角速度的单位是什么?计算带单位时为什么应写为s-1?

5.匀速圆周运动的角速度有什么特点?

生生互动,师生互动后,概括如下:点击幻灯片,全方位学习小结角速度的概念

1.角速度:

定义:质点所在的半径转过圆心角Δθ和所用时间Δt 的比值叫做角速度。

大小:ω=Δθ/Δt

单位:rad/s

物理意义:描述半径扫过角度的快慢。

2.匀速圆周运动是角速度不变的运动

问题:除了以上两种方法,还可以怎么描述匀速圆周运动转动的快慢?

看动画,讨论,得出方案:

即比较物体转过一圈所用时间的多少或比较物体在一段时间内转过的圈数,

看动画,学习周期和转速的概念。

周期与转速

1.周期:

定义:做匀速圆周运动的物体,转过一周所用的时间。

大小:T=2πr/v=2π/ω

单位:秒(s)

2.转速:n

定义:单位时间内转过的圈数叫转速

单位:转/ 秒(r/s)、转/分(r/min)

线速度与角速度的关系

看动画,思考与讨论:

观察电风扇转动,定性比较扇叶上A,B,C,D,E各点的线速度、角速度的大小。

用数学方法推导圆周运动的线速度和角速度有定量什么关系?v = rω

设物体做半径为r的匀速圆周运动,在Δt内通过的弧长为Δl ,半径转过的角度为Δθ



由数学知识得Δl = rΔθ

v=Δl/Δt=rΔθ/Δt= rω

关于V=ωr的讨论:

当r一定时,V与ω成正比

当V一定时,ω与r成反比

当ω一定时,V与r成正比

小结:线速度、角速度与周期的关系,(点击幻灯片)

线速度与周期的关系:v=Δl/Δt=2πr/T

角速度与周期的关系:ω=Δθ/Δt=2π/T

线速度与角速度的关系:v = rω

观看动画,分析讨论,得出结论:两个重要的结论

同一传动各轮边缘的线速度大小相等

同轴各点的角速度相等

本课小结及板书设计:

§5.圆周运动

1.圆周运动:轨迹是圆周的运动

2.描述圆周运动快慢的物理量

(1)线速度:v=Δl/Δt

单位:m/s 方向:沿圆周上该点的切线方向。

物理意义:描述通过弧长的快慢。

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。

(2)角速度:ω=Δθ/Δt

单位:rad/s

物理意义:描述半径扫过角度的快慢。

(3)周期:T=2πr/v=2π/ω

单位:秒(s)

(4)转速:n

单位:转/ 秒(r/s)、转/分(r/min)

3.线速度、角速度、周期的关系:

v=Δl /Δt=2πr/T

ω=Δθ/Δt=2π/T

v = rω

4.两个重要关系:

(1)同一传动各轮边缘的线速度大小相等

(2)同轴各点的角速度相等

思考:A、B、C三点那些点角速度相等,哪些点线速度大小相等?若A、B、C所在轮的半径之比为2:1:4,求A、B、C三点的线速度、角速度、周期、转速之比。



1:1:4

1:2:2

2:1:1

1:2:2

研究性学习:如何估算你骑自行车的正常速度?

(1)要测量哪些物理量?

(2)写出自行车正常行驶的速度与测量量之间的关系

(3)估算正常行驶的速度

作业:课本 问题与练习

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