2020-2021學年高中物理 第五章 1 曲線運動教案 新人教版必修2

1、2020-2021學年高中物理 第五章 1 曲線運動教案 新人教版必修22020-2021學年高中物理 第五章 1 曲線運動教案 新人教版必修2年級：姓名：- 11 -曲線運動教學目標 核心素養(yǎng)物理觀念：知道什么是圓周運動、勻速圓周運動 及運動特點物理觀念：理解線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等概念并會定量計算科學思維：掌握線速度、角速度與周期之間的關系并會解決問題科學思維：掌握常見傳動裝置的特點教學重點1.勻速圓周運動 及運動特點2.線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等概念及定量計算3. 線速度、角速度與周期之間的關系及常見傳動裝置的特點教學難點1. 線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等概念及定量計算2. 線速度

2、、角速度與周期之間的關系及常見傳動裝置的特點高考考點課 型新授教 具教 法教 學 過 程教學環(huán)節(jié)教師活動預設學生活動預設復習引入：1為什么有的物體做直線運動，有的物體做曲線運動。2平拋運動的受力特點及運動特點？ 在日常生活中我們經(jīng)常會見到另外一種運動：圓周運動。它有哪些性質(zhì)呢？本章我們就來探索圓周運動的規(guī)律及這些規(guī)律在生活和科技中的應用。一、圓周運動觀察游樂場摩天輪、鐘表指針的尖端、電風扇葉片上的某一點，發(fā)現(xiàn)這些點的運動軌跡是一個圓。1定義：運動軌跡為圓周或一段圓弧的機械運動，是一種常見的曲線運動。閱讀課本p22內(nèi)容，回答相關問題。1.什么是曲線運動2.舉例3.怎樣描述？教學環(huán)節(jié)教師活動預設學

3、生活動預設二、圓周運動的描述（如何去描述圓周運動呢？）以自行車為例研究做圓周運動物體的運動特點。如下圖：abc問題1：當自行車在行駛時，圖中abc三點是做圓周運動嗎？學生討論后答：不是，a、b、c三點相對于地面做的不是圓周運動，但如果以自行車架為參考系，則a、b、c三點做的是圓周運動。問題2：如果以自行車架為參考系，abc三點哪個點運動得更快些呢？教師點評：1通過剛才的討論，我們并沒有得到統(tǒng)一的結(jié)論。那究竟是誰錯了呢？對于a、b兩點，有的同學認為a、b兩點是一同轉(zhuǎn)動的，所以它們的運動快慢應該是一樣的；但有的同學認為，雖然它們是一同轉(zhuǎn)動的，但相同的時間內(nèi)它們走過路程卻不一樣，所以a、b兩點的運動

4、快慢是不一樣的。2對于b、c兩點，有的同學認為b、c兩點是用鏈子連在一起的，相同的時間內(nèi)它們的路程相等，所以b、c兩點的運動快慢一樣；其他一些同學則認為雖然相等的時間內(nèi)路程相等，但相等的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度卻不一樣，所以它們的運動快慢是不一樣的。問題3：為什么同一個問題會有不同的結(jié)論呢？而且各自的理由都很充分。學生討論得：好像是我們衡量的標準不同，對于ab的運動，如果從角度方面考慮，ab的運動就是一樣的，如果從轉(zhuǎn)過的路程方面來閱讀課本p23上部問題內(nèi)容，回答相關問題學生討論，因為參照標準不同，所以沒有統(tǒng)一答案。教學環(huán)節(jié)教師活動預設學生活動預設考慮，ab的運動就不一樣了。教師總結(jié)：要完整地描述物體的

5、圓周運動的快慢，僅僅從角度方面或僅僅從路程方面來考慮都是不全面的，必須綜合以上兩個方面共同考慮。下面我們先考慮如何從路程方面來研究圓周運動的快慢。因為物體做圓周運動的路程就對應于圓上的弧長，所以我們需要研究的就是弧長隨時間的變化快慢。如上圖中的ab兩點，雖然它們相等的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，但它們轉(zhuǎn)過的弧長卻不相同，為了描述ab在運動過程中弧長變化快慢的不同，物理學中引入一個量來描述它。這個量叫做“線速度”，用符號v表示。1線速度我們是從兩個方面考慮物體做圓周運動的快慢，為了區(qū)分，我們把從弧長方面考慮得到的速度叫做“線速度”，把從角度方面考慮得到的速度叫做“角速度”。定義：做圓周運動的物體某段時

6、間內(nèi)的弧長與該段時間的比值叫做線速度。定義式： 物理意義：描述做圓周運動的物體運動快慢的物理量單位：米每秒 符號：m/s線速度也有平均線速度與瞬時線速度之分。如果時間間隔t取得很小很小，那得到的平均線速度就可以代表瞬時線速度。abc甲乙問題：在這里為什么不用速度這個概念來描述物體運動的快慢，反而引入一個新的物理量線速度呢？舉例說明：分別用線速度和速度來描述這個運動的快慢，如右圖，兩物體同時從a點出發(fā)，沿順時針做圓周運動，經(jīng)過時間t，甲到了b點，乙到c點，均未走完一圈，則：學生區(qū)分兩種不同的描述方式，一種從轉(zhuǎn)過的弧長，一種從轉(zhuǎn)過的角度。注意強調(diào)：線速度是相對圓心的速度。教學環(huán)節(jié)教師活動預設學生活

7、動預設甲乙誰的平均線速度大？甲乙結(jié)論：用平均速度無法準確描述做圓周運動的物體的運動快慢。辨析：瞬時線速度大小與瞬時速度大小的關系瞬時線速度是t0時 的極限值。瞬時速度是t0時 的極限值。通過作圖我們可以看到，當時間t越小時，弧長與位移（弦長）的大小差距越小。當t足夠小時，它們的大小幾乎沒有差別。所以當t0時，瞬時線速度的大小與瞬時速度的大小相等結(jié)論：瞬時線速度的大小與瞬時速度的大小相等方向線速度是矢量，方向是圓上該點的切線方向。問題：自行車圖中的bc兩點，因為它們是用鏈子連起來的，相同的時間內(nèi)弧長相等，即線速度大小相等。那它們是完全一樣的圓周運動嗎？學生思考后答：不是。教師分析原因：雖然它們相

8、等的時間內(nèi)弧長相等，但相等的時間內(nèi)它們轉(zhuǎn)過的角度卻不一樣。所以我們還得從角度方面來考慮圓周運動的快慢。為了描述bc在運動過程中角度變化快慢的不同，物理學中引入一個量來描述它。我們把這個量叫做“角速度”，用符號表示。2角速度定義：做圓周運動的物體某段時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角與該段時間的比值叫做角速度。定義式： 物理意義：描述做圓周運動的物體轉(zhuǎn)動快慢的物理量通過做圖讓學生體會二者之間的關系。學生再次閱讀課本p23圖6.1-1，體會當t0時ab兩點重合，割線變成了切線，得出線速度方向教學環(huán)節(jié)教師活動預設學生活動預設單位：rad/s或 s-1弧度的定義：那弧度是個怎樣的單位呢？我們知道，同樣半徑的圓，圓心角越大

9、，它所對的圓弧的弧長就越大，二者成正比。，因此可以用弧長與半徑的比值表示角的大小。公式從表達式分析的單位，為了表達的方便，把弧長與半徑的比值常數(shù)與普通常數(shù)區(qū)分開來，我們給一個單位“弧度”，用符號rad表示。問題：那弧度與我們平時熟知的角度是如何換算的呢？比如180對應的弧度是多少呢？注意：弧度不是通常意義上的單位，單位計算時，不要把“rad”帶到公式中計算，弧度的真實單位是1，角速度的真實單位是。方向: 四指繞著轉(zhuǎn)動方向抓，大拇指指向就是角速度方向。（角速度方向與轉(zhuǎn)向有關，轉(zhuǎn)向不變，角速度方向就不變）3周期物體做圓周運動時，每隔一段時間就要重復一次原來的運動，我們把這樣的運動稱為周期性運動。同

10、學們能不能舉出一些日常生活中常見的周期性運動。學生舉例：在周期性運動中每完成一次周期性運動所需要的時間叫做周期t。如地球自轉(zhuǎn)周期是一天，公轉(zhuǎn)周期是一年。定義：周期性運動每重復一次所需要的時間叫做周期t。單位：秒 s4頻率：頻率描述周期性運動還常用到頻率的概念。定義：單位時間內(nèi)周期性運動的次數(shù)。用f表示學生閱讀課本p24中部內(nèi)容，體會角速度單位的定義方法學生分析：圓的周長公式為，所對應的圓心角是360，所以由 得出角度對應的弧度。依次類推教學環(huán)節(jié)教師活動預設學生活動預設與周期的關系： 單位：s-15、轉(zhuǎn)速技術中常用轉(zhuǎn)速來描述轉(zhuǎn)動物體上質(zhì)點做圓周運動的快慢。定義：轉(zhuǎn)速是指物體單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，

11、用符號n表示。常用單位：轉(zhuǎn)每秒 r/s 轉(zhuǎn)每分 r/min注意：轉(zhuǎn)速不是國際單位制單位，運算時往往要把它們換算成弧度每秒。 三、勻速圓周運動教師分析：你知道什么是勻速圓周運動嗎？你能分別用線速度和角速度來描述勻速圓周運動的特點嗎？1定義：線速度大小不變（或角速度不變）的圓周運動問題：勻速圓周運動是勻速運動嗎？總結(jié)：不是?！皠蛩佟敝傅氖莿蛩俾?，即線速度大小不變。線速度方向一直在變，所以勻速圓周運動是變速運動。2運動性質(zhì)：勻速圓周運動是變速運動。理解：勻速圓周運動是一種理想化的運動形式。但由于現(xiàn)實中許多物體的運動接近這種運動，所以勻速圓周運動這種模型又具有一定的實際意義。一般圓周運動，也可以取一段較短的時間(或弧長)看成是勻速圓周運動.四、各物理量間的關系1.線速度與角速度的關系：2線速度與t的關系、角速度與t的關系：學生思考回答：勻速圓周運動就是指物體均勻轉(zhuǎn)動，線速度處處大小相等，角速度不變。明確變量和不變量（t、f、n不變，轉(zhuǎn)動方向時刻變）引導學生推導注意適用條件（勻速圓周運動）教學環(huán)節(jié)教師活動預設學生活動預設3線速度與轉(zhuǎn)速的關系、角速度與轉(zhuǎn)速的關系 例1、分析下面兩個圖中abc三點的關系。abcabc例2關于勻速圓周運動，下列說法正確的是（ac）a任意相等時間內(nèi)物體通過的路程相等。b任意相等時間內(nèi)物體通過的位移相等c任意相等時間內(nèi)物體半徑