高中物理圓周運動教學(xué)設(shè)計

人教版高人教版高中物必修第五章《曲線運動4節(jié)《圓周運動PAGEPAGE1一一、教學(xué)目知識與技①知道什么是圓周運動，什么是勻速圓周運動②知道線速度和角速度的物理意義、定義式、單位、矢量性，了解轉(zhuǎn)速與周期的意義③掌握線速度、角速度、周期（轉(zhuǎn)速）之間的關(guān)系，并能在具體情境中應(yīng)用之過程與方①聯(lián)系日常生活中所觀察到的各種圓周運動，總結(jié)出共同特點②通過分組實驗，歸納總結(jié)描述圓周運動快慢的方法及各物理量間的關(guān)系③通過計算得出自行車前進(jìn)的速度表達(dá)式并引出無級變速模型的原理情感態(tài)度與價值①經(jīng)歷線速度角速度概念由來的理論探究過程讓學(xué)生體驗科學(xué)探究的艱辛和成功的喜悅②通過極限思想和數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用，體會學(xué)科間知識的聯(lián)系，建立普遍聯(lián)系的觀點③通過從多級變速到無級變速的學(xué)習(xí)，使學(xué)生知道物理的意義及在生產(chǎn)生活中的巨大影響二二、教學(xué)分內(nèi)容分教學(xué)內(nèi)容選自人教版必修2但具有普遍性——與日常生產(chǎn)生活的聯(lián)系非常緊密；基礎(chǔ)性——為以后學(xué)習(xí)天體等問題打下了知識基礎(chǔ)；典型性——是高中階段兩種特殊曲線運動之一。基于以上特點，本節(jié)課中的圓周運動限定在質(zhì)點的運動模型而不是剛體轉(zhuǎn)動模型，這樣便于師生把著眼點放在概念的理解和聯(lián)系上，從而使得教學(xué)有清晰的組織結(jié)構(gòu)。學(xué)生分研究一個問題。重點難①教學(xué)重點：多角度描述圓周運動的快慢②教學(xué)難點：理解描述圓周運動各物理量之間的關(guān)系、掌握分析和解決實際問題的方法三三、教學(xué)方教無定法，貴在得法，重在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力以及邏輯推法國生物學(xué)家貝爾納指出，良好的學(xué)習(xí)方法能使我們更好地發(fā)揮天賦才能，而拙劣的學(xué)習(xí)方法則阻礙天賦才能的發(fā)揮。本節(jié)課教師應(yīng)做到以下幾點來激發(fā)學(xué)生興趣、突出重點、化解難點、解決疑點，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)：學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力；學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生橫向聯(lián)系不同學(xué)科知識的能力；四四、教學(xué)資齒輪組（自制為了能夠讓學(xué)生清楚地知道為什么要引入不同的物理量來描述圓大小不同的三個齒輪（圖1）以及背面的手柄（圖2）組成。無線攝3，可以讓學(xué)生在座位上把其推導(dǎo)計算過程上展示給大家，方便快有效，利于學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)33無級變速（自制為了模擬汽車無級變速箱，制作無級變速演示儀（圖4，主要由下方的電動機和上方相互垂直接觸（圖5）的兩個圓盤組成，下圓盤圓周運

線速角速

描述沿圓周運動的快（m/s）（m/s）v描述繞圓心轉(zhuǎn)動的快w=Dq（rad/s）矢

=V=VV=VV=ωTT

T=1/n周期 轉(zhuǎn)速六六、教學(xué)過（一）情境導(dǎo)師：前面我們學(xué)習(xí)了曲線運動的一種特例：平拋，今天我們來接著學(xué)習(xí)另一種曲線運動這這是一個小球,連著細(xì)繩,請同學(xué)們注意觀察生：圓學(xué)生舉例，教師補充（圖6。總結(jié)：像這種軌跡是圓、沿著圓周的運動我們專門給一個名稱，叫做圓周運動（板書：圓周運動（二）概念辨演示：轉(zhuǎn)動地球儀師：這是一個我們地理課上很熟悉的地球儀，代表我們美麗又可愛的地球，球體在做周運動嗎學(xué)生討論并回答軌跡顯然不是圓，所以自轉(zhuǎn)并不是圓周運動。誰的軌跡是圓？生：地球上的一個點、繞太陽公轉(zhuǎn)的地球關(guān)心的肯定是它的快慢問題，所以我們就先來看看如何描述圓周運動的快慢。7學(xué)生分組觀察7學(xué)生分組觀察并討論a、b的快慢，形成結(jié)論結(jié)論1：轉(zhuǎn)一圈所用時間相同，a、b樣快結(jié)論2：轉(zhuǎn)過360°的時間相同，a、b樣快結(jié)論3：相同時間內(nèi)通過路程b長，b教師根據(jù)結(jié)論1、2引導(dǎo)學(xué)生明白可以通過比較相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度來比較快慢結(jié)論3引導(dǎo)學(xué)生明白比較相同時間內(nèi)通過的弧長也可以比較快慢，而且得出的快慢結(jié)論是完全不同的（結(jié)論1為后面學(xué)習(xí)周期的概念、傳動裝置中同軸點角速度相等的特點等知識打下學(xué)生分組觀察討論a、c的快慢，形成結(jié)論結(jié)論4：c一圈a了很多圈，a結(jié)論5：轉(zhuǎn)過360°的時間aa結(jié)論6：相同時間內(nèi)通過路程一樣長，a、c樣快較弧長，而不同的角度得出的快慢結(jié)論也不同（結(jié)論4為后面學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)速的概念打下基礎(chǔ)，結(jié)6后面學(xué)習(xí)傳動裝置中同帶點線速度相等的特點打下基礎(chǔ)。教師總結(jié)：看來圓周運動的快慢比較復(fù)雜，不像直線運動那么簡單，從不同的方面可以（書，前者比的是通過的弧長，后者比的是轉(zhuǎn)過的角度，就像ab之間的快慢，如果比弧長則b快，比角度則一樣快。。什么？是用來描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢師：除此之外可以從它們的定義、公式、單位、量性等方面進(jìn)行研究（圖8自學(xué)線速度和角速度。2是用來描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢師：除此之外可以從它們的定義、公式、單位、量性等方面進(jìn)行研究（圖8自學(xué)線速度和角速度。2線速學(xué)生根據(jù)提綱自學(xué)并回答線速度相關(guān)問題教師總結(jié)：定義為弧長與時間的比值，單位米每秒，矢量，方向為切線方向（板書師師：過去我們是怎么定義速度的生：位移與時間的比值引導(dǎo)思考：a、b個質(zhì)點從o出發(fā)做圓周運動，在相同時間運動到如圖位置（圖9，比較弧長誰快，比較位移又是誰快生：都是b師：看來用位移除以時間也可以得出相同的結(jié)論，那還一定要用弧長除以時間嗎生：如果b了一圈，比較弧長b，但是比較位移則b，必須要用弧長除以時間。教師分析：對，這是特殊情況，一般情況下如果有一個c點運動了接近一圈，通過的c最大，但位移c最小教師指出：這種情況下用位移除以時間是不合理的，這里必須要用弧長除以時間加以區(qū)別，那么有區(qū)別是否就意味著兩種速度之間毫無聯(lián)系截然不同呢？生：不是，他們有聯(lián)系，時間趨向于0時，弧長也就是弦長，等于位移運動，弧長等于位移，這說明兩種速度在本質(zhì)上還是一致的。呢？生：不能，因為線速度的方向時刻在變率運動。3角速學(xué)生根據(jù)提綱自學(xué)并回答角速度相關(guān)問題教師總結(jié)：定義為角度與時間的比值，單位弧度每秒，矢量（板書師：角速度也是矢量（其方向高中階段不作要求；單位的符號rad/角度的單位是弧度而不是度，我們知道半徑相同的情況下角度越大弧長也越長，所以國際上呢就用弧長與半徑的比值來定義這個角的大?。▓D10，單位弧度。當(dāng)周長取一周時，所對應(yīng)角度是多少？生：2πr/r=2π弧度師：也就是360°對應(yīng)2弧度。前面講了勻速圓周運動的線速度大小不變，那么角速生：角速度不變，相等時間內(nèi)通過弧長相等，對應(yīng)的角度也相等分析分析總結(jié)：學(xué)習(xí)完線速度角速度之后我們回頭來看齒輪組，很明顯，a、b點在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，這個特點說成：同軸點角速度相等。那么a、c點呢？相同時間轉(zhuǎn)過的齒數(shù)相同，因此他們的線速度相等，其實在送帶系統(tǒng)中也有類似的特點，皮帶不打滑的情況下輪子緣的點的線速度相等，我們往往說成：同帶點線速度相等（圖114周期與轉(zhuǎn)師：除了線速度和角速度，我們還有其他辦法來描述圓周運動的快慢嗎？（學(xué)生思考）就像分針、秒針上的點，誰轉(zhuǎn)的快？（圖生：紅點！因為它轉(zhuǎn)一圈的時間短教師總結(jié)：我們知道，秒針轉(zhuǎn)一圈1鐘，分針轉(zhuǎn)一圈1時這個時間越長，說明轉(zhuǎn)的越慢，我們把這個走一圈的時間稱之為周期，用來描述圓周運動的快慢，用T人教版高人教版高中物必修第五章《曲線運動4節(jié)《圓周運動和鏈條組成（圖14，假和鏈條組成（圖14，假設(shè)腳踏板每2轉(zhuǎn)1，要測出自行車7師：通過上面的學(xué)習(xí)，我們知道了要描述圓周運動的快慢，可以用線速度、角速度以及周期、轉(zhuǎn)速等物理量，那么它們之間有著怎樣的關(guān)系呢？學(xué)生分析：根據(jù)線速度和角速度的定義式，如果時間取一個周期那么對應(yīng)的弧長就是一周的周長，角度就是2π弧度，因此v=πr/w=2π/，根據(jù)這兩個公式很明顯v=w。師：對，根據(jù)定義Tn間又是什么關(guān)系？教師總結(jié)：說的很好，根據(jù)定義，轉(zhuǎn)速是單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，周期是轉(zhuǎn)一圈所需要的時間，可知他們兩互為倒數(shù)（板書。師：毛主席有兩句詩：坐地日行八萬里，巡天遙看13你坐著一動不動一天就已經(jīng)走了8萬里，這是藝術(shù)夸張呢生：有科學(xué)根據(jù)，地球赤道周長約為4萬公里，一天空捏造。那么是地球上每個人都是“日行八萬里”嗎生：同一經(jīng)線上南北同緯度的位置南北同緯度保證大小相同。教師總結(jié)：對，角速度是否相等我們只要看周期，除了南北極全世界任何一個地方一天都是24小時，周期相同，所以角速度相等。2師：自行車是一種常見的交通工具，它的傳動裝置主要由齒人教版高人教版高中物必修第五章《曲線運動4節(jié)《圓周運動小組合作學(xué)習(xí)，發(fā)言人分析講解（無線攝像頭投影教師分析：根據(jù)牙盤和飛輪邊緣線速度相等，已知牙盤的轉(zhuǎn)速，測出他們的半徑就可以求出飛輪的角速度，而飛輪和后輪角速度相等，也就是車后輪的角速度，再測出后輪半徑就可以求出車后輪的速度，所以只要測出牙盤、飛輪和后輪的半徑rrr3，速度為v=2nr1r2/r。生：牙盤和飛輪有很多層齒輪。師：牙盤和飛輪有好多層齒輪，這是一組很常見的組合，2牙盤，9飛輪（圖15生：減小牙盤齒輪半徑、增大飛輪齒輪半徑師：變速賽車就是通過改變兩個齒輪的半徑大小r1、r2實現(xiàn)變速，那么這輛車能變出幾種速度來呢？生：根據(jù)數(shù)學(xué)上的排列組合，18生：根據(jù)數(shù)學(xué)上的排列組合，18方式稱為多級變速（16，但是增加齒輪會使裝置越來越復(fù)雜，那么有沒辦法生：摩擦力帶動上圓盤轉(zhuǎn)動師：對，那我們可以用什么辦法在不改變下圓盤轉(zhuǎn)速的同時改變上圓盤的轉(zhuǎn)速生：橫向拉動上圓盤位置，摩擦力帶動上圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，上圓盤邊緣線速度等于接觸位置的下圓盤線速度，拉動上圓盤則改變接觸處線速度大小，從而改變上圓盤轉(zhuǎn)速。師：解釋的很到位，關(guān)鍵在接觸處線速度相等，所以w1r1=w2r2，w2=w1/r2*r1，與成成正比（圖17，理論上改變r1以改變上圓盤轉(zhuǎn)速，但實際上的能實現(xiàn)嗎？我們來看一看8人教版高中人教版高中物必修第五章《曲線運動4節(jié)《圓周運動實驗驗證：來回推動上圓盤，其轉(zhuǎn)速發(fā)生