高中人教版 (2019)1 圓周運(yùn)動(dòng)教案

這是一份高中人教版 (2019)1 圓周運(yùn)動(dòng)教案，共12頁(yè)。教案主要包含了教學(xué)目標(biāo)，核心素養(yǎng)，角速度，周期等內(nèi)容，歡迎下載使用。

課題
圓周運(yùn)動(dòng)
單元
6
學(xué)科
物理
年級(jí)
高一
教材分析
本節(jié)是人教版必修2第六章第1節(jié)的內(nèi)容，圓周運(yùn)動(dòng)是學(xué)生在充分掌握了曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律后，接觸到的一個(gè)較為復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，本節(jié)內(nèi)容作為該部分的起始章節(jié)，主要向?qū)W生介紹圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)基本概念，為后繼的學(xué)習(xí)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。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，只要注意觀察和實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，很好地理解和掌握?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、周期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。
教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
一、教學(xué)目標(biāo)
1、知道什么是圓周運(yùn)動(dòng)，什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
2、知道線速度的物理意義、定義式、矢量性，知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度的特點(diǎn)。
3、知道角速度的物理意義、定義式及單位，了解轉(zhuǎn)速和周期的意義。
4、掌握線速度和角速度的關(guān)系，掌握角速度與轉(zhuǎn)速、周期的關(guān)系。
5、能在具體的情景中確定線速度和角速度與半徑的關(guān)系。
二、核心素養(yǎng)
物理觀念：通過(guò)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)同一問(wèn)題多角度進(jìn)行分析研究的物理觀念。
科學(xué)思維：通過(guò)極限思想和數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，體會(huì)學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)系，建立普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。
科學(xué)探究：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。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：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。
教學(xué)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)。
教學(xué)難點(diǎn)
理解線速度、角速度的物理意義和勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)的理解。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
生活中我們經(jīng)常用鐘表，鐘表一般在表面上有三根指針，仔細(xì)觀察時(shí)針、分針、秒針的運(yùn)動(dòng)，他們有什么規(guī)律？。
出示圖片：鐘表
時(shí)針、分針、秒針都做圓周運(yùn)動(dòng)。
那么怎樣描述圓周運(yùn)動(dòng)的快慢呢？
思考討論：將自行車后輪架起，轉(zhuǎn)動(dòng)腳踏板，注意觀察A、B、C哪個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得更快些？你能說(shuō)出判斷運(yùn)動(dòng)快慢的依據(jù)嗎？
可以比較物體在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧的長(zhǎng)短sA=sB>sC；相同的時(shí)間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度大?。害華>θB=θC
今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)描述圓周運(yùn)動(dòng)的基本物理量。
學(xué)生觀察思考，討論后各抒己見(jiàn)。
通過(guò)生活中的一些現(xiàn)象引起學(xué)生探求物理知識(shí)的興趣，同時(shí)為圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)打下伏筆。
講授新課
一、圓周運(yùn)動(dòng)：
在物理學(xué)中，把質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓或圓弧的一部分的運(yùn)動(dòng)叫做圓周運(yùn)動(dòng)。
出示圖片：過(guò)山車、自行車
二、線速度
1、定義：質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)Δs和所用時(shí)間Δt的比值叫做線速度，用符號(hào)v表示，則
Δs是弧長(zhǎng)并非位移。
當(dāng)Δt趨近零時(shí)，弧長(zhǎng)Δs就等于物體的位移，式中的v就是直線運(yùn)動(dòng)中學(xué)過(guò)的瞬時(shí)速度。
2、物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。
3、單位：m/s
4、方向：線速度的方向?yàn)槲矬w做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)該點(diǎn)的切線方向。
5、勻速圓周運(yùn)動(dòng)
（1）定義：物體沿著圓周運(yùn)動(dòng)，并且線速度的大小處處相等，這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等。
思考討論：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)嗎？勻速圓周運(yùn)動(dòng)中勻速指的是什么？
因?yàn)榫€速度的方向是不斷變化著的，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是勻速運(yùn)動(dòng)，而是一種變速曲線運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)中勻速指的是線速度大小不變的運(yùn)動(dòng)。
2、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向是在時(shí)刻變化的，因此它是一種變速運(yùn)動(dòng)，這里的“勻速”是指速率不變。
三、角速度
出示圖片：自行車的齒輪與鏈條
自行車前進(jìn)時(shí)，由于鏈條不可伸長(zhǎng)，也不會(huì)脫離齒輪打滑，因而大、小齒輪邊緣的點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)是相等的，即線速度大小相等。
出示圖片：自行車的齒輪
由于兩個(gè)齒輪的半徑不同，因而相等時(shí)間內(nèi)大、小齒輪邊緣的點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度不同。
我們引入角速度這個(gè)物理量來(lái)描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。
1、物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)圓心角的快慢。
2、定義：質(zhì)點(diǎn)所在的半徑轉(zhuǎn)過(guò)圓心角Δθ和所用時(shí)間Δt的比值叫做角速度。
3、大小：
表示單位時(shí)間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度
4、單位：rad/s
在運(yùn)算中，通常把“弧度”或“rad”略去不寫，所以角速度的單位可以寫為s-1
5、圓心角θ的大小可以用弧長(zhǎng)和半徑的比值來(lái)描述即：Δθ＝Δs/r，這個(gè)比值是沒(méi)有單位的，為了描述問(wèn)題的方便，我們“給”這個(gè)比值一個(gè)單位，這就是弧度?；《炔皇峭ǔＲ饬x上的單位，計(jì)算時(shí)，不能將弧度帶到算式中。
6、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的運(yùn)動(dòng)
由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)是線速度大小不變的運(yùn)動(dòng)，物體在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)相等，所以物體在相等時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度也相等。因此可以說(shuō)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的圓周運(yùn)動(dòng)。
四、周期、頻率和轉(zhuǎn)速
1、周期
做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫作周期，用T表示，它的單位與時(shí)間的單位相同。
2、頻率
周期的倒數(shù)叫頻率，用f表示，單位HZ。
表示一秒內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，頻率越高表明物體運(yùn)轉(zhuǎn)得越快。
3、轉(zhuǎn)速：是指物體轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)與所用時(shí)間之比，常用符號(hào)n表示.
4、轉(zhuǎn)速的單位
轉(zhuǎn)每秒（r/s），或轉(zhuǎn)每分（r/min）。注意：以上都不是國(guó)際單位制中的單位，運(yùn)算時(shí)往往要把它們換算成弧度每秒。
5、物理意義
頻率/轉(zhuǎn)速越大表明物體運(yùn)轉(zhuǎn)得越快。周期越小表明物體運(yùn)動(dòng)得越快。
五、v、ω、T(Fn)的關(guān)系
思考討論：閱讀課文說(shuō)一說(shuō)線速度與角速度有什么關(guān)系？
設(shè)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，由A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為Δt，AB弧的弧長(zhǎng)為Δs，AB弧對(duì)應(yīng)的圓心角為Δθ。
由于v＝Δs/Δtω＝Δθ/Δt，當(dāng)Δθ以弧度為單位時(shí)，Δθ＝Δs/r，由此可得：
v＝ωr
1、線速度與角速度的關(guān)系：v＝ωr
在圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度的大小等于角速度的大小與半徑的乘積。
2、v與T的關(guān)系：
3、ω與T(Fn)的關(guān)系：
思考與討論1：甲圖為皮帶傳動(dòng)裝置，試分析A、B兩點(diǎn)的線速度及角速度關(guān)系。
甲：皮帶傳動(dòng)
參考答案：皮帶傳動(dòng)時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，A、B兩點(diǎn)通過(guò)的弧長(zhǎng)相等，所以兩點(diǎn)的線速度大小相同；又v＝rω，當(dāng)v一定時(shí)，角速度與半徑成反比，半徑大的角速度?。害谹vC
思考與討論3：如圖為齒輪傳動(dòng)裝置兩個(gè)齒輪輪齒嚙合，A、B兩點(diǎn)分別是兩個(gè)齒輪邊緣上的點(diǎn)。試分析A、B兩點(diǎn)的線速度及角速度關(guān)系。
參考答案：A、B兩點(diǎn)的線速度大小相同；當(dāng)v一定時(shí)，角速度與半徑成反比
ωA/ωB＝r2/r1ωAvC；
角度大?。害谹>ωB=ωC
【例題】一個(gè)小孩坐在游樂(lè)場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)木馬上，繞中心軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周的半徑為4.0 m。當(dāng)他的線速度為2.0 m/s時(shí)，他做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度是多少？周期是多少？
分析已知小孩做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和線速度，可以根據(jù)線速度、角速度、周期之間的關(guān)系，求出他做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度和周期。
解：當(dāng)小孩的線速度為2.0 m/s時(shí)，他做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度
ω＝v/r＝2.0/4.0 rad/s＝0.5 rad/s
他做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期
T＝2πr/v＝2π×4.0/2.0 s＝12.6 s
當(dāng)小孩的線速度為2.0 m/s時(shí)，他做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度是0.5 rad/s，周期是12.6 s。
課堂練習(xí)
1．下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的是( )
A．是線速度不變的運(yùn)動(dòng)
B．是角速度不變的運(yùn)動(dòng)
C．是角速度不斷變化的運(yùn)動(dòng)
D．是相對(duì)圓心位移不變的運(yùn)動(dòng)
答案：B
2.關(guān)于物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)法正確的是（ ）
A.線速度不變
B.加速度不變
C.角速度不變
D.周期不變
答案：CD
3、A，B兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在A轉(zhuǎn)過(guò)45°角的時(shí)間內(nèi)，B轉(zhuǎn)過(guò)了60°角，則A物體的角速度與B的角速度之比為（ ）
A.1：1
B.4：3
C.3：4
D.16：9
答案：C
4、(多選)對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，下列說(shuō)法中正確的是( )
A．其轉(zhuǎn)速與角速度成正比，其周期與角速度成反比
B．運(yùn)動(dòng)的快慢可用線速度描述，也可用角速度來(lái)描述
C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是勻速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槠滠壽E是曲線
D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度的方向時(shí)刻都在改變，角速度的方向也時(shí)刻都在改變
答案：ABC
拓展提高
1、如圖所示為一種早期的自行車，這種不帶鏈條傳動(dòng)的自行車前輪的直徑很大，這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主要是為了( )
A．提高速度
B．提高穩(wěn)定性
C．騎行方便
D．減小阻力
答案：A
2、兩個(gè)大輪半徑相等的皮帶輪的結(jié)構(gòu)如圖所示，AB兩點(diǎn)的半徑之比為2：1，CD兩點(diǎn)的半徑之比也為2：1，下列說(shuō)法正確的是( )
A.A、B兩點(diǎn)的線速度之比為vA：vB=1：2
B.A、C兩點(diǎn)的線速度之比為vA：vC=1：1
C.A、C兩點(diǎn)的角速度之比為ωA：ωC=1：2
D.A、D兩點(diǎn)的線速度之比為vA：vD=1：2
答案：C
3、如圖，靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，a是位于赤道上的一點(diǎn)，b是位于北緯30°的一點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是( )
A.a、b兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期都相同
B.它們的角速度是不同的
C.a、b兩點(diǎn)的線速度大小相同
D.a、b兩點(diǎn)線速度大小之比為2：
答案：AD
認(rèn)真聽(tīng)老師講解，對(duì)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容充滿信心。
學(xué)生概括出質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特征，并思考討論：勻速圓周運(yùn)動(dòng)中勻速指的是什么。
觀察圖片思考討論。
認(rèn)真聽(tīng)老師講解。
閱讀課文理解周期、頻率和轉(zhuǎn)速的概念以及意義。
思考討論：閱讀課文說(shuō)一說(shuō)線速度與角速度有什么關(guān)系？
學(xué)生盡可能通過(guò)自己的努力思考得出四者的關(guān)系。
學(xué)生思考討論
在教師引導(dǎo)下學(xué)生分析理解
學(xué)生練習(xí)
掌握線速度的基本知識(shí)，注意：Δs是弧長(zhǎng)并非位移，體會(huì)極限思想在物理上的應(yīng)用
掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是線速度大小不變，線速度方向是在時(shí)刻變化。
讓學(xué)生理解大、小齒輪邊緣的點(diǎn)線速度大小相等，但轉(zhuǎn)過(guò)的角度不同。
掌握角速度的基本知識(shí)。
鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。
理解掌握v＝ωr
鍛煉學(xué)生對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用能力
掌握解題的一些基本模型
鍛煉學(xué)生的理解計(jì)算能力
鞏固所學(xué)的知識(shí)
課堂小結(jié)
1.線速度：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)的弧長(zhǎng)與所有時(shí)間的比值v=Δs/Δt
2、勻速圓周運(yùn)動(dòng)：勻速的含義是指“速率不變”。角速度不變的運(yùn)動(dòng)
3.角速度：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的半徑掃描過(guò)的角度與時(shí)間的比值ω=Δθ/Δt單位：rad/s
4、v與T的關(guān)系：v=2πr/T
5、ω與T(Fn)的關(guān)系：
ω=2π/T=2πf=2πn
梳理自己本節(jié)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行交流
根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對(duì)性地進(jìn)行講解補(bǔ)充。
板書
一、圓周運(yùn)動(dòng)：
在物理學(xué)中，把質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓或圓弧的一部分的運(yùn)動(dòng)叫做圓周運(yùn)動(dòng)。
二、線速度
1、v=Δs/Δt，Δs是弧長(zhǎng)并非位移
2、勻速圓周運(yùn)動(dòng)任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等。：
三、角速度
ω=Δθ/Δt單位：rad/s；勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的運(yùn)動(dòng)。
四、周期、頻率和轉(zhuǎn)速
頻率越高表明物體運(yùn)轉(zhuǎn)得越快。頻率/轉(zhuǎn)速越大表明物體運(yùn)轉(zhuǎn)得越快。周期越小表明物體運(yùn)動(dòng)得越快。
五、v、ω、T(Fn)的關(guān)系
1、v與T的關(guān)系：v=2πr/T
2、ω與T(Fn)的關(guān)系：
ω=2π/T=2πf=2πn