《圓周運動》教案

圓周運動評講：白小東2014-02-25三維目標知識與技能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ω、周期T、轉(zhuǎn)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(jié)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理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關系的感性認識.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和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解.課前準備多媒體課件、機械鐘表、小球、細線、風扇、雨傘、水等.教學過程一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(diào)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.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(zhuǎn)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(nèi)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(zhì)點通過的弧長s與通過這段弧長所用時間t的比值叫做圓周運動的線速度.即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(jié)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(nèi)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(zhuǎn)過的角度φ和所用時間t的比值；(ω=)3.角速度的單位是rad/s.結(jié)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ω是恒定的.（三）、周期、頻率和轉(zhuǎn)速學生閱讀教材并思考以下幾個問題：做圓周運動的質(zhì)點運動一周所用的時間叫周期；周期的倒數(shù)（單位時間內(nèi)質(zhì)點完成周期性運動的次數(shù)）叫頻率；每秒鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù)叫轉(zhuǎn)速.注明：下列情況下，同一輪上各點的角速度相同.（四）、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(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長為2πr.由此可知它的線速度為.2.一個周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為2π，物體的角速度為.通過思考總結(jié)得到：v=ωr討論v=ω·r(1）當v一定時，ω與r成反比.(2）當ω一定時，v與r成正比.(3）當r一定時，v與ω成正比.思考：物體做勻速圓周運動時，v、ω、T是否改變？(ω、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問:ωA:ωB=?ωB:ωC=?vA:vB=?vA:vC=?解答：因為A、B同軸，故ωA:ωB=1∶1因B與C用皮帶傳動，所以vB:vC=1∶1vB=ωBRvC=ωCr′.課堂訓練1.一汽車發(fā)動機的曲軸每分鐘轉(zhuǎn)2400周，求：（1）曲軸轉(zhuǎn)動的周期與角速度；（2）距轉(zhuǎn)軸r=0.2m點的線速度.解：（1）由于曲軸每秒鐘轉(zhuǎn)周，周期T=;而每轉(zhuǎn)一周為2πrad，因此曲軸轉(zhuǎn)動的角速度ω=rad/s=251rad/s.（2）已知r=0.2m，因此這一點的線速度v=ωr=251×0.2m/s=50.2m/s.以上可知勻速轉(zhuǎn)動物體的角速度與周期之間的關系是ω=.2.一個圓環(huán)，以豎直直徑AB為軸勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，則環(huán)上M、N兩點的線速度的大小之比vM∶vN=__________；角速度之比ωM∶ωN=___________；周期之比TM∶TN=__________.答案：∶11∶11∶1課堂小結(jié)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(zhuǎn)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(zhì)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：ω=周期與頻率：f=相互關系：v=ω=v=rω布置作業(yè)教材“問題與練習”1、2、5.教學反思