人教版(新教材)高中物理必修2精品教学设计2：6.1 圆周运动教案

1 圆周运动
『设计理念』
新课标要求学生学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，培养学生积极的探究欲，望通过交流与合作，经历知识的获取过程。

现代教育理念要求教学应以学生为主体，教师为主导。

在教学中，教师应充分调动学生学习的主动性和积极性，强调学生的主动参与，建构主义学习理论认为学习的过程是学习者主动建构知识的过程，所以要用合作探究与交流讨论的学习方式引导学生，因此在本节课的学习过程中，学生联系生活实际和自身经验，对生活中圆周运动进行探讨以及圆周运动和直线运动的对比学习，进而对圆周运动进行分析对物理知识进行了解与掌握，理解物理知识的内在价值，让学生全身性的投入到知识的构建中去。

『教材分析』
本节内容是继《曲线运动》、《质点在平面内的运动》以及《抛体运动的规律》之后的对曲线运动知识的加深，也是学习《向心加速度》和《向心力》这两个知识的前提，起到了承上启下的过渡作用，是本章重点。

教材通过实例，先介绍了圆周运动，接着引入了线速度和角速度的概念及转速、周期、频率的概念，最后分析了线速度与角速度的关系。

让学生理解匀速圆周运动是变速运动，匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻在变。

『学情分析』
高一的学生具备一定的逻辑思维和强烈的表现欲望，所以教师要采取鼓励机制，激发他们的参与意识，培养他们的合作精神和探究热情。

此阶段的学生已经学习了《曲线运动》、《质点在平面内的运动》以及《抛体运动的规律》等知识点，对曲线运动有了一定的了解，为本节内容的学习做了铺垫。

本节内容主要向学生介绍圆周运动的几个基本概念，也为学生接下来学习《向心加速度》和《向心力》这两个知识打下一个良好的基础。

圆周运动是曲线运动的一种特殊情况，生活中随处可见，在学习过程中，教师通过实验和列举实例引导学生思考并理解概念，做到理解和掌握圆周运动，同时掌握线速度v、角速度ω、周期T和转速n的意义及相互之间的关系与转换帮助学生构建一个良好与完整的。

『教学目标』
1、知识与技能：
（1）、通过《曲线运动》和《抛体运动的规律》的复习与比较，学生知道圆周运动是曲线运动的一种特殊情况；
（2）、通过实际生活中的圆周运动的例子，学生会描述圆周运动快慢的几种方法，从而理解线速度、角速度、周期和频率的概念及他们之间的联系；
（3）、学生通过学习圆周运动的模型，理解匀速圆周运动是变速运动，以及速度大小不变，方向时刻在变；
（4）、学生会计算圆周运动的一些物理量。

2、过程与方法：
（1）、联系日常生活中所观察到的各种圆周运动，学生能找出它们的共同特征，对圆周运动有一个完整的认识；
（2）、通过做课堂讨论与比较，学生能归纳出描述物体做圆周运动快慢的方法，从而引出描述圆周运动的物理量：线速度、角速度、周期、频率等。

3、情感态度与价值观：
（1）、通过观察分析和总结等学习活动，学生养成能定量描述圆周运动的各种科学方法。

（2）、学生运用数学知识推导角速度的单位，体会物理与数学学科之间的联系。

『教学重难点』
1、重点：匀速圆周运动线速度、角速度的概念，以及描述匀速圆周运动快慢与描述直线运动快慢的方法的比较。

2、难点：匀速圆周运动是变速曲线运动的理解。

本节学习的一些物理量较为抽象，教学中应联系日常生活中的现象，用情景教学法以激发学生学习积极性，把抽象的物理量具体形象化，以便学生可以更好的接受。

『教学方法』
1.教法：
2．学法：
『教学手段』
采用多媒体教学，利用图片、音乐、视频等多媒体素材。

『教学策略』
1、任务驱动策略，创设物理情景，为学生的活动明确目标，引导学生积极思考
『课时安排』
一课时（45分钟）
『课型』
概念型新授课
『教学过程』
1、创设情景、引入新课
何谓圆周运动，圆周运动就是物体的运动轨迹是圆周，这样的运动在日常生活中很常见（1）引导学生列举生活中常见的圆周运动的实例
学生通过老师讲解，分小组讨论后举例。

转动的电风扇上各点的运动，时钟的分针和时针上的点，运动的车轮上的点，地球和各个行星绕太阳的运动等等。

大到宇宙天体如月球绕地球的运动，小到微观世界电子绕原子核的运动，都可看做圆周运动。

（2）引导学生得出匀速圆周运动定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同的这种运动就叫匀速圆周运动。

（3）进一步引导学生概括出质点做圆周运动和匀速圆周运动的特征。

2、类比探讨、建立概念
通过圆周运动和直线运动的类比，引导学生思考并讨论“如何来描述物体做圆周运动的快慢”这个任务，从而引出线速度、角速度、周期和转速、频率和转数
（1）线速度
引导学生讨论教材“思考与讨论”中的问题，选出同学发言。

通过听取学生的发言，针对学生的不同意见，引导学生到对描述圆周运动快慢的物理量──线速度的学习上来。

线速度的物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢的物理量，线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。

线速度的定义：质点做圆周运动通过的弧长Δl 和所用时间Δt 的比值叫做线速度。

线速度的定义式：v =Δs/Δt 。

单位：m/s （s 是弧长，不是位移）
线速度的瞬时性：当选取的时间Δt 很小很小时（趋近零），弧长Δl 就等于物体在t 时刻的位移，定义式中的v ，就是直线运动中学过的瞬时速度了。

线速度的方向：线速度的方向在圆周各点的切线方向上。

注意：“匀速圆周运动”中的“匀速”指的速度的大小不变，即速率不变；而“匀速直线运动”的“匀速”指的速度不变是大小方向都不变，二者并不相同。

结论：线速度是矢量，它既有大小，也有方向。

匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。

（2）角速度
举例：皮带传动时，大小两轮子边缘在相同的时间内经过的弧长相同，即线速度大小相同。

但是与此同时，两轮转过的角度并不相同，小轮转得更快些。

引导学生思考：同一轮子半径上不同的质点，在相同的时间内转过的角度相同，转动的快慢是相同的，但是经过的弧长并不相同，离圆心越远的质点，运动越快，线速度更大些。

角速度的物理意义：描述质点转过的圆心角的快慢。

角速度的定义：在匀速圆周运动中，连接运动质点和圆心的半径转过Δθ的角度跟所用时间Δt 的比值，就是质点运动的角速度。

角速度的大小ω=Δθ/Δt 单位是弧度每秒（rad ／s ） （3）周期和转速、频率和转数。

猜想一 比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短 猜想二
比较物体在一段时间内半径转过的角度 猜想三 比较物体转过一圈所用时间 猜想四
比较物体在一段时间内转过的圈数
周期：物理意义：描述物体做圆周运动的快慢
定义：质点沿圆周运动一周所用的时间
单位：S
转速：物理意义：描述物体做圆周运动的快慢
转速定义：做圆周运动的物体单位时间内转过的圈数
单位：r/s或r/min
频率：周期的倒数叫频率，表示一秒内转过的圈数。

频率越高表明物体转的越快转数：单位时间内转过的圈数叫转数。

转数n越大表明物体运动的越快
（4）小结
1、周期、频率与转数之间的对比与联系
3、深化理解、巩固提高
（1）线速度、角速度、周期频率关系
线速度与周期关系：由v =s/t得v =2πr/T
角速度与周期关系：由ω=θ/tω=2π/T
由上述得：线速度与角速度关系：v =rω考虑到转速则有：ω=2πn。

v =2πnr （2）关于v＝ωr的讨论：
当ω一定时：v与r成正比
当v一定时：ω与r成反比
当r一定时：v与ω成正比
（3）圆周运动和直线运动的比较
角速度 周期 频率 转速
4、基础训练、学以致用 课堂练习
（1）关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系，下列说法中正确的是( ) A ．线速度大的角速度一定大 B ．线速度大的周期一定小 C ．角速度大的半径一定小 D ．角速度大的周期一定小
『解析』解决这类题目的方法是：确定哪个量不变，寻找各物理量之间的联系，灵活选取公式进行分析．由v ＝ωr 知，v 越大，ω不一定越大；ω越大，r 不一定越小，故A 、C 均错误；由v ＝2πr T 知，v 越大，T 不一定越小，B 错误；而由ω＝2π
T 可知，ω越大，T 越小，故
D 正确．
『答案』D
（2）甲、乙两个做匀速圆周运动的质点，它们的角速度之比为3∶1，线速度之比为2∶3，那么下列说法中正确的是( )
A ．它们的半径之比为2∶9
B ．它们的半径之比为1∶2
C ．它们的周期之比为2∶3
D ．它们的周期之比为1∶3
『解析』由v ＝ωr ，得r ＝v ω，r 甲r 乙＝v 甲ω乙 v 乙ω甲＝29，A 对，B 错；由T ＝2πω，得T 甲∶T 乙＝2πω甲∶
2π
ω乙＝1
3
，C 错，D 对． 『答案』AD
典型例题
例1、两个小球固定在一根长为L 的杆的两端，绕杆的O 点做圆周运动，如图所示。

当小球1的速度为v 1时，小球2的速度为v 2，则转轴O 到小球2的距离是( )
A.
1
12
+Lv v
v
B. 2
12
+Lv
v v
C.
121
()
+L v v v
D.
122
()
+L v v v 『解析』两小球角速度相等，即ω1＝ω2，设两球到O 点的距离分别为r 1、r 2，即
12
12
=v v r r ，又由于r 1＋r 2＝L ，所以r 2＝
2
12
+Lv v v ，故选B 。

『答案』B
例2、手表分针的长度为1.8 cm ，转轴到手表分针尖端的距离是1.5 cm ，则分针尖端的线速度大小是________ m/s.
『解析』分针转一圈的时间为 1 h ＝60 min ＝3600 s ，故分针尖端的线速度大小v ＝
2πr T
≈22 3.14 1.5103600-⨯⨯⨯m/s≈2.6×10－
5 m/s.
『答案』2.6×10－
5
例3、如图所示，是自行车传动结构的示意图．其中Ⅰ是大齿轮，Ⅱ是小齿轮，Ⅲ是后轮．
（1）假设脚踏板每n 秒转一圈，则大齿轮Ⅰ的角速度是 rad/s ．
（2）要知道在这种情况下自行车的行驶速度的大小，除需要测量大齿轮Ⅰ的半径r 1，小齿轮Ⅱ的半径r 2外，还须测量的物理量是 。

（写出符号及物理意义） （3 ）自行车的行驶速度大小是 。

（用你假设的物理量及题给条件表示） 『解析』脚踏板的周期是T=n s, 大齿轮Ⅰ的角速度是2n
π
ω=
rad/s ，有了脚踏板的角速度，再测量出大齿轮的半径r 1，就可以根据1v r ω=求出大齿轮边缘处的线速度v ，也等于小齿轮边缘处的线速度v ，再测量小齿轮的半径r 2就可以知道小齿轮的角速度，也等于后轮的角速度，再测出后轮半径r 3，就可以知道后轮边缘处的线速度，即自行车的运动速度，所以还要
测量的物理量是自行车后轮的半径r 3, 自行车的行驶速度大小是132
2r r nr π
『答案』（1
（2）后轮的半径r3（3
5、布置作业，课堂小结
引导学生回忆，概括总结本节的内容。

（1）圆周运动就是物体的运动轨迹是圆周
（2）线速度、角速度、周期和转速、频率和转数的物理意义，定义，定义式以及相互之间的联系与转换
（3）圆周运动和直线运动的比较
教材P16问题与练习1—5
『板书设计』
第五节：圆周运动
一、曲线运动物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢
1、抛体运动定义：质点做圆周运动通过的弧长Δl
2、平抛运动和所用时间Δt的比值
二、圆周运动定义式：v=ΔL/Δt（单位m/s）
1、猜想描述圆周运动快慢的方法（四点内容）方向：质点在圆周某点的线速度方向在
2、线速度：圆周各点的切线方向上
3、角速度、周期和转速、频率和转数。

（和线速度的分析一样）
『教学反思』
本节课我尝试着采用了任务驱动策略，创设物理情景，为学生的活动明确目标，引导学生积极思考。

在教学过程中也充分体现了以学生为主体，教师为主导的现代教育理念。

在整个教学中，由于本节学习的一些物理量较为抽象，应联系日常生活中的现象，用情景教学法以激发学生学习积极性，把抽象的物理量具体形象化充分调动学生学习的主动性和积极性，用合作探究与交流讨论的学习方式引导学生，在学习物理的过程中，联系生活实际和自身经验，引导学生对物理知识进行了解与掌握，理解物理知识的内在价值。