2020-2021學(xué)年高中物理 第六章 1 圓周運(yùn)動(dòng)（2）教案 新人教版必修2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第六章 1 圓周運(yùn)動(dòng)（2）教案 新人教版必修22020-2021學(xué)年高中物理 第六章 1 圓周運(yùn)動(dòng)（2）教案 新人教版必修2年級(jí)：姓名：- 8 -圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)1. 掌握線速度、角速度的概念。2. 掌握線速度、角速度的換算關(guān)系。3. 理解周期的概念，理解弧度制及其應(yīng)用。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)線速度的概念、角速度的概念、周期的概念、線速度與角速度的關(guān)系、教學(xué)難點(diǎn)線速度與角速度的關(guān)系、弧度制教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件教學(xué)過(guò)程新課引入教師活動(dòng)：播放鏈條傳動(dòng)的視頻，播放摩天輪的視頻。教師設(shè)問(wèn)：我們可以看到，在鏈條傳到中，這兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速不一樣. 但它們的邊緣在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路

2、程是相等的。摩天輪輪盤(pán)的邊緣與座艙在相同的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)相同的角度, 但輪盤(pán)的邊緣與座艙所通過(guò)的路程是不一樣的。我們應(yīng)怎樣描述鏈條傳動(dòng)和摩天輪的這兩種現(xiàn)象呢？講授新課一、線速度物體沿圓弧由m 向n 運(yùn)動(dòng)，在某時(shí)刻t 經(jīng)過(guò)a 點(diǎn)。為了描述物體經(jīng)過(guò)a 點(diǎn)附近時(shí)運(yùn)動(dòng)的快慢，可以取一段很短的時(shí)間t，物體在這段時(shí)間內(nèi)由a 運(yùn)動(dòng)到b，通過(guò)的弧長(zhǎng)為s?；￠L(zhǎng)s 與時(shí)間t 之比反映了物體在a 點(diǎn)附近運(yùn)動(dòng)的快慢，如果t非常非常小，就可以表示物體在a 點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)的快慢，通常把它稱為線速度的大小，用符號(hào)v表示，則有 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。如果物體沿著圓周運(yùn)動(dòng)，并且線速度的大小處處相等，這種運(yùn)動(dòng)叫作勻

3、速圓周運(yùn)。因?yàn)橐驗(yàn)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)刻在變，故“勻速圓周運(yùn)動(dòng)” 中的“勻速”指是的速率。二、角速度教師活動(dòng)：播放鏈條傳動(dòng)的視頻。教師設(shè)問(wèn)：請(qǐng)比較一下兩個(gè)齒輪的線速度和轉(zhuǎn)速。學(xué)生活動(dòng)：思考教師所提問(wèn)題，然后舉手回答。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。但同時(shí)也可注意到，由于兩個(gè)齒輪的半徑不同，相等時(shí)間內(nèi)它們轉(zhuǎn)過(guò)的角度不同。教師設(shè)問(wèn)：如何描述這兩個(gè)齒輪轉(zhuǎn)過(guò)的角度的不同？教師活動(dòng)：講解這時(shí)所用的物理方法、弧度、角速度。這時(shí)可用物理學(xué)中經(jīng)常使用的一種方法，即比值定義法。這時(shí)可定義一個(gè)新的物理量，它可以描述單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。

4、物體在t 時(shí)間內(nèi)由a運(yùn)動(dòng)到b。半徑oa 在這段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角與所用時(shí)間t 之比叫作角速度，用符號(hào)表示 半徑oa轉(zhuǎn)過(guò)的角度用弧度表示。在數(shù)學(xué)和物理中，弧度是角的度量單位。它是由國(guó)際單位制的導(dǎo)出單位，單位縮寫(xiě)是rad。1弧度的定義：弧長(zhǎng)等于半徑的弧，其所對(duì)的圓心角為1弧度。由1弧度的定義可知，用弧度所表示的角度為圓周與半徑的比值，故這是一個(gè)無(wú)量綱的量，故弧度的單位rad也可不寫(xiě)。根據(jù)1弧度的定義，可知弧度與角度的換算關(guān)系為 在國(guó)際單位制中，角速度的單位是弧度每秒，符號(hào)是rad/s，s-1。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。

5、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)。三、周期圓周運(yùn)動(dòng)有其特殊性，物體運(yùn)動(dòng)一周后又會(huì)返回到初始位置，周而復(fù)始地運(yùn)動(dòng)著。如坐在旋轉(zhuǎn)木馬上的小孩運(yùn)動(dòng)一周后又回到他開(kāi)始的位置。為了描述圓周運(yùn)動(dòng)的這種周期性，常常需要周期這個(gè)物理量。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。周期也是常用的物理量，它的單位與時(shí)間的單位相同。技術(shù)中常用轉(zhuǎn)速來(lái)描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。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，轉(zhuǎn)速的單位為轉(zhuǎn)每秒（r/s），或轉(zhuǎn)每分（r/min）。r/s 和r/min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。四、線速度與角速度的關(guān)系

6、教師設(shè)問(wèn)：線速度的大小描述了做圓周運(yùn)動(dòng)的物體沿著圓弧運(yùn)動(dòng)的快慢，角速度的大小描述了物體與圓心連線掃過(guò)角度的快慢。它們之間有什么關(guān)系呢？如圖所示，設(shè)想一物體由a沿圓弧運(yùn)動(dòng)到b。此物體通過(guò)的路程為s，所用的時(shí)間為t，故線速度為 根據(jù)弧度的定義可知這時(shí)此物體轉(zhuǎn)過(guò)的角度為 根據(jù)角速度的定義知此物體的角速度為 聯(lián)立以上三式可得 典題剖析一、描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量例1 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？解：由題意得小孩的角速度為 代入數(shù)據(jù)解得此人做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為=0.

7、5 rad/s。此小孩做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為 代入數(shù)據(jù)解得t=12.6 s。例2 關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，下列說(shuō)法正確的是( )a因?yàn)樵谙嗟鹊臅r(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等，所以線速度恒定b如果物體在0.1 s內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)30角，則角速度為300 rad/sc若半徑r一定，則線速度與角速度成反比d若半徑為r，周期為t，則線速度為v答案：d解析：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度大小恒定，方向沿圓周的切線方向，在不斷地改變，故a錯(cuò)誤；角速度 rad/s rad/s，b錯(cuò)誤；線速度與角速度的關(guān)系為vr，由該式可知，r一定時(shí)，v，c錯(cuò)誤；由線速度的定義可得，在轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)有v，d正確。二、能量傳動(dòng)中相關(guān)物理量之間的關(guān)系例3 一個(gè)圓環(huán)，以豎直直徑ab為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，求環(huán)上m、n兩點(diǎn)的：(1)角速度之比；(2)線速度的大小之比。答案：(1)11 (2)1解析：(1)m、n是同一環(huán)上的兩點(diǎn)，它們與環(huán)具有相同的角速度，即mn11。(2)兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比rmrnsin60sin301，故vmvnmrmnrn1。三、圓周運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題例4 如圖所示，半徑為r的圓盤(pán)繞垂直于盤(pán)面的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其正上方h處沿ob方