高中物理《圓周運動》教案 (新人教版必修2)

1、5 圓周運動整體設計 教材首先列舉生活中的圓周運動，以及科學研究所涉及的范圍，大到星體的運動，小到電子的繞核運轉，接著通過比較自行車大小齒輪以及后輪的運動快慢引入線速度、角速度的概念及周期、頻率、轉速等概念，最后推導出線速度、角速度、周期間的關系.教材設計環(huán)環(huán)相扣、結構嚴謹，使整節(jié)課渾然一體，密不可分. 本節(jié)課可以通過生活實例（自行車齒輪轉動或皮帶傳動裝置），讓學生切實感受到做圓周運動的物體有運動快慢與轉動快慢及周期之別，有必要引入相關的物理量加以描述.學習線速度的概念，可以根據(jù)勻速圓周運動的概念引導學生認識弧長與時間比值保持不變的特點，進而引出線速度的大小與方向.學習角速度和周期的概念時，應

2、向學生說明這兩個概念是根據(jù)勻速圓周運動的特點和描述運動的需要而引入的，即物體做勻速圓周運動時，每通過一段弧長都與轉過一定的圓心角相對應，因而物體沿圓周轉動的快慢也可以用轉過的圓心角與時間比值來描述，由此引入角速度的概念.又根據(jù)勻速圓周運動具有周期性的特點，物體沿圓周轉動的快慢還可以用轉動一圈所用時間的長短來描述，為此引入了周期的概念.講述角速度的概念時，不要求向學生強調角速度的矢量性.在講述概念的同時，要讓學生體會到勻速圓周運動的特點：線速度的大小、角速度、周期和頻率保持不變的圓周運動.教學重點 線速度、角速度、周期概念，及其相互關系的理解和應用，勻速圓周運動的特點.教學難點 角速度概念的理解

3、和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解.課時安排 1課時三維目標知識與技能1.了解物體做圓周運動的特征.2.理解線速度、角速度和周期的概念，知道它們是描述物體做勻速圓周運動快慢的物理量，會用它們的公式進行計算.3.理解線速度、角速度、周期之間的關系.過程與方法1.聯(lián)系日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特征.2.知道描述物體做圓周運動快慢的方法，進而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量：線速度v、角速度、周期t、轉速n等.3.探究線速度與角速度之間的關系.情感態(tài)度與價值觀1.經(jīng)歷觀察、分析總結及探究等學習活動，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度.2.通過親身感悟，使學生獲得對描述圓周運動快慢的物

4、理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關系的感性認識.課前準備 多媒體課件、機械鐘表、小球、細線、風扇、雨傘、水等.教學過程導入新課演示導入 演示機械式鐘表時針、分針、秒針的運動情況（可以撥動鐘表的調節(jié)旋鈕），讓學生觀察后說出不同指針運動的特點，從而引出圓周運動的概念.情景導入 課件展示生活中常見的圓周運動： 觀覽車 脫水桶 生活中，我們一定見過很多類似的運動，它們的運動軌跡是一些圓，我們把這種運動叫做圓周運動.推進新課 引導學生列舉生活中的圓周運動.參考案例：1.田徑場彎道上賽跑的運動員的運動；2.風車的轉動;3.地球的自轉與公轉；4.自行車的前后輪、大小齒輪轉動等.研究物體的運動時，我

5、們往往關心的是物體的運動快慢.對于做直線運動的物體，我們用單位時間內的位移來描述物體的運動快慢. 問題：對于圓周運動又如何描述它們的運動快慢呢？一、線速度演示1：在臺式電風扇的葉片上分別標記紅、藍兩種顏色的點，到中間軸的距離不等.用手撥動葉片轉動，注意要慢，讓學生明顯觀察到兩點的運動軌跡.讓學生仔細觀察，說出哪個點運動得快，你是怎么比較的.討論交流 我們發(fā)現(xiàn)，兩個點在相同的時間內通過的弧長不相等，通過的弧長長的點運動得快，通過的弧長短的點運動得慢.這樣，做圓周運動的物體通過的弧長與所用時間的比值能夠描述物體運動的快慢，我們把它稱之為線速度. 定義：做圓周運動的質點通過的弧長s與通過這段弧長所用

6、時間t的比值叫做圓周運動的線速度. v= 物體沿著圓周運動，并且線速度的大小處處相等，這種運動叫做勻速圓周運動.說明：（1）線速度是物體做勻速圓周運動的瞬時速度.(2）線速度是矢量，它既有大小，也有方向（大?。簐=，方向：在圓周各點的切線方向）.(3）勻速圓周運動是一種非勻速運動，因為線速度的方向在時刻改變.(4）線速度的單位：m/s.針對以上說明展開討論.演示2：水淋在雨傘上，同時搖動傘柄.觀察：水滴沿切線方向飛出.思考：這說明什么？結論：飛出的水滴在離開傘的瞬間，由于慣性要保持原來的速度方向，因而表明了切線方向即為此時刻線速度的方向.例1 分析下圖中，a、b兩點的線速度有什么關系.解析：主

7、動輪通過皮帶、鏈條、齒輪等帶動從動輪的過程中，皮帶（鏈條）上各點以及兩輪邊緣上各點在相同的時間內通過的弧長相等，所以它們線速度大小相等.答案：大小相等二、角速度學生閱讀教材并思考以下幾個問題：1.角速度是描述圓周運動快慢的物理量；2.角速度等于半徑轉過的角度和所用時間t的比值；(=)3.角速度的單位是rad/s.結合數(shù)學知識，交流討論角速度的單位.說明：對某一確定的勻速圓周運動而言，角速度是恒定的.4.周期、頻率和轉速 學生閱讀教材并思考以下幾個問題： 做圓周運動的質點運動一周所用的時間叫周期；周期的倒數(shù)（單位時間內質點完成周期性運動的次數(shù)）叫頻率；每秒鐘轉過的圈數(shù)叫轉速.注明：下列情況下，同

8、一輪上各點的角速度相同.三、線速度、角速度、周期之間的關系 既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運動快慢的物理量，那么它們之間有什么樣的關系呢？分析：一物體做半徑為r的勻速圓周運動，問：1.它運動一周所用的時間叫周期，用t表示，它在周期t內轉過的弧長為2r.由此可知它的線速度為.2.一個周期t內轉過的角度為2，物體的角速度為.通過思考總結得到：v=r討論v=·r(1）當v一定時，與r成反比.(2）當一定時，v與r成正比.(3）當r一定時，v與成正比.思考：物體做勻速圓周運動時，v、t是否改變？(、t不變，v大小不變、方向改變)例2 如右圖所示皮帶傳動裝置，主動軸o1上有兩個半

9、徑分別為r和r的輪，o2上的輪半徑為r，已知r=2r，r=，設皮帶不打滑.圖5-5-5問:a:b=? b:c=? va:vb=? va:vc=?解答：因為a、b同軸，故a:b=11因b與c用皮帶傳動，所以 vb:vc=11 vb=br vc=cr.課堂訓練1.一汽車發(fā)動機的曲軸每分鐘轉2 400周，求：（1）曲軸轉動的周期與角速度；（2）距轉軸r=0.2 m點的線速度.解：（1）由于曲軸每秒鐘轉周，周期t=;而每轉一周為2 rad，因此曲軸轉動的角速度=rad/s=251 rad/s.（2）已知r=0.2 m，因此這一點的線速度 v=r =251×0.2 m/s=50.2 m/s.以

10、上可知勻速轉動物體的角速度與周期之間的關系是=.2.一個圓環(huán)，以豎直直徑ab為軸勻速轉動，如圖所示，則環(huán)上m、n兩點的線速度的大小之比vmvn=_；角速度之比mn=_；周期之比tmtn=_.答案：1 11 11課堂小結 本節(jié)課通過描述做勻速圓周運動物體的快慢問題，引入了勻速圓周運動的線速度與角速度及周期、頻率、轉速等概念，最后推導出線速度、角速度、周期間的關系. 勻速圓周運動的實質是勻速率圓周運動，它是一種變速運動. 描述勻速圓周運動快慢的物理量： 線速度：v=角速度：=周期與頻率：f=相互關系：v= = v=r布置作業(yè)教材“問題與練習”1、2、5.板書設計5.圓周運動一、描述勻速圓周運動的有

11、關物理量1.線速度（1）定義：做圓周運動的物體通過的弧長與所用時間的比值（2）公式：v=(s為弧長,非位移)（3）物理意義2.角速度（1）定義：做圓周運動的物體的半徑掃過的角度與所用時間的比值（2）公式：=（）單位：rad/s（）物理意義3.轉速和周期二、線速度、角速度、周期間的關系v=r =活動與探究主題：測量調級電風扇葉片的角速度和線速度.過程：小組合作，調節(jié)電風扇的調速開關，分別測定電風扇葉片轉動的角速度和線速度.首先制定測量方案，包括選取的工具、測量的步驟及測量數(shù)據(jù)、注意事項等；小組討論方案的可行性；實驗進行，得出數(shù)據(jù)，合作討論交流；寫出報告.習題詳解1.解答：位于赤道和位于北京的兩個

12、物體隨地球自轉做勻速圓周運動的角速度相等，都是=rad/s=7.3×10-5 rad/s.位于赤道的物體隨地球自轉做勻速圓周運動的線速度v1=r=467 m/s位于北京的物體隨地球自轉做勻速圓周運動的角速度v2=rcos40°=358 m/s.2.解答：分針的周期為t1=1 h，時針的周期為t2=12 h（1）分針與時針的角速度之比為12=t2t1=121.（2）分針針尖與時針針尖的線速度之比為v1v2=1r12r2=14.41.3.解答：（1）a、b兩點線速度相等，角速度與半徑成反比.（2）a、c兩點角速度相等，線速度與半徑成正比.（3）b、c兩點半徑相等，線速度與角速度

13、成正比.4.解答：假設腳踏板每2 s轉1圈，要知道在這種情況下自行車前進的速度有多大，還需要測量的三個輪子的半徑r1、r2、r3.由題意可知輪1邊緣的線速度自行車的傳動機構v1=1r1=2=v3=3r3=2r3=其中t1等于2 sv3為輪3邊緣的線速度，即等于自行車前進的速度.實際測量這里略去.說明：本題的用意是讓學生結合實際情況來理解勻速圓周運動以及傳動裝置之間線速度、角速度、半徑之間的關系.但是，車輪上任意一點的運動都不是圓周運動，其軌跡都是滾輪線,所以在處理這個問題時，應該以輪軸為參考系，地面與輪接觸而不打滑，所以地面向右運動的速度等于后輪上一點的線速度.5.解答:(1)因為電動機的轉速為n=300 r/min=5 r/s所以一個扇區(qū)通過磁頭所用的時間是t1=s.(2)1 s內可讀的扇區(qū)數(shù)為1 s&#