2.1 怎样描述圆周运动

2.1 怎样描述圆周运动

【教学设计】

学生在第1章已经初步掌握了处理抛体运动的一般方法——运动的分解与合成，但抛体运动的分解实质上就是用学生熟悉的直线运动来处理较复杂的曲线运动，所以比较容易接受。而本节学习的一些物理量都是第一次接触，而且又与直线运动有很大的区别，学生会感到较抽象，理解不深，以至于会给以后进一步学习带来困难。为克服这些困难，应采取以下措施：

1.多做试验以激发学生的积极性，同时把诸如角速度等一些较陌生、抽象的物理量变得具体，较易被学生接受。

2.联系生活，多用一些熟悉、感兴趣的例子来说明问题，如用手表指针针尖的运动快慢来说明为什么周期越大运动就越慢。

3.不增加难度，课堂45分钟应面向全体学生，既要考虑到基础较好的学生，更要兼顾基础较差的学生，注重分层教学的目标。

在教学中注意理论联系实际，提高学生学习物理的兴趣，并留给学生一定的思考空间。【教学目标】

1.通过生活实例，认识圆周运动的特点，知道什么是圆周运动。

2.知道描述圆周运动的两种方法：○1用在直线运动中已熟悉的方法，相关的物理量是弧长和线速度；○2用角度描述，相关物理量有角速度、周期和转速。会用它们的定义式进行计算，解决实际生活中圆周运动的问题。

3.理解线速度、角速度、周期、转速之间的关系，并能利用它们解决问题。

4.知道匀速圆周运动是变速运动。

5.知道圆周运动现象的广泛性、普遍性，能用圆周运动规律分析生活、生产中相关的现象。

【教学重难点】

教学重点：描述圆周运动的方法。线速度、角速度和周期的概念及相互之间的关系。匀速圆周运动的概念。

教学难点：匀速圆周运动线速度的方向。匀速圆周运动是变速运动。

【教学过程】

◆新课导入

抛体运动的特点是什么？处理抛体运动的基本方法是什么？

通过回顾，引导学生了解抛体运动加速度等于重力加速度g，大小和方向均衡定，抛体运动速度与加速度不在同一直线上，所以是匀变速曲线运动。研究抛体运动的基本方法是运动的合成与分解。

同学们玩过游乐场里的过山车吗?你看他风驰电掣般的冲上一个圆环形的轨道，到达圆周顶部时，整个车子倒了过来，车上的人头朝下，脚朝上，真是惊心动魄。这种运动有什么特点呢？

◆新课展示

2.1 怎样描述圆周运动

请你举出生活中见到过的圆周运动的实例，这些运动有什么特点？

通过实例，总结出做圆周运动的物体绕着一个中心转动，物体到转动中心的距离始终不变，等于圆周半径。

我们怎样描述圆周运动呢？

请同学们思考：我们在前面描述直线运动时，总要涉及那些物理量？它们是如何定义的？

（启发学生思考回忆后得到结论：位移和速度。）

做圆周运动物体的运动轨迹是圆，那么，应该用那些物理量来描述圆周运动呢？

用你熟悉的物理量描述

（要求学生研究教材图2-2，物体从A点沿圆周运动到B、C、D各点。并用笔在图中表示出：

（1）物体从A点运动到B、C、D各点所经过的路程。

（2）物体从A点到B、C、D各点的位移。）

可见，路程也可以描述圆周运动。如何描述物体做圆周运动的快慢呢？

[总结学生的回答，引出线速度概念和计算式及单位。]

物体经过的圆弧长度s跟通过这段圆弧所用的时间t的比值叫做圆周运动的线速度线速度的单位与速度的单位相同，

v=s/t

问题启发：速度不仅有大小，还有方向，那么线速度也有方向吗？他的方向如何确定？

（引导学生思考，举出诸如：“雨伞旋转起来后，水滴将沿雨伞边缘的切线方向飞出。用砂轮打磨工件时，火花沿砂轮边缘切线方向飞出······”等类似现象的例子，分析得出结论。）

圆周运动线速度的方向是圆周的切线方向

请举例说明：圆周运动的物体在轨道上运动时，运动的快慢会变化吗？

（学生回想举例，有的快慢有变化，有的没有变化。）

由此引入圆周运动的概念。

物体做圆周运动时，如果在相等的时间里通过的圆弧长相等，这种运动就叫做匀速圆周运动

钟表指针上各点的运动、“神舟”5号飞船定轨后绕地球的运动，都是匀速圆周运动；月亮绕地球的运动也就可以近似看做是匀速圆周运动。

做匀速圆周运动的物体线速度大小是恒定的。

（要求学生在举出一些物体做圆周运动的例子。）

问题启发：匀速圆周运动的速度大小不变，那么它是匀速匀速吗？请简单说明理由。

（引导学生利用教材图2-2或图2-3，在图上描出A、B、C、D各点的线速度方向，从方向的变化，根据牛顿第二定律分析得出结论。）

匀速圆周运动是变速运动

请学生观察思考：物体做圆周运动的一个特点是围绕一个中心（轨道圆心）转动，因此物体与圆心的连线就是圆轨道的半径。显然，这个半径也是运动的。请同学们假设图2-2中的物体从A点开始做圆周运动，那么，链接物体的这个半径在不同时刻转过的角度相同吗？

用角度来描述

用在相同的时间内链接物体与圆心的半径所转过的角度大小也可以描述做圆周运动物体运动的快慢程度。

角速度：物体做圆周运动，链接它与圆心转过的角度Δθ跟所用时间t的比值

ω=Δθ/t

角速度单位：rad/s。

想一想：物体做圆周运动时，它的角速度是否变化？

用周期和转速也可以描述圆周运动。

周期：物体沿圆周运动一周的时间

符号：T，单位：s

[周期是所有周期性运动的一个特征量。要求学生思考周期与物体运动快慢的关系，并从生活中找出具体例子，说出手表上的三根指针的针尖运动的周期。]

转速：物体在单位时间内完成圆周运动的圈数

符号：n，单位：s-1

请学生思考转速与角速度单位的区别，一个是“s-1”，另一个是“rad/s”。

要求学生讨论推到v、ω、T、n之间的关系。

V=2πR/T=2πRn，ω=2π/T=2πn

V=Rω，T=1/n

家庭作业与活动

教材P25“家庭作业与活动”3、4。

参考作用：

1.已知地球的半径为6400km，地球绕地轴匀速运动，地球自传角速度为多大?物体随地球自传而运动时，其角速度与在地球上的位置有关吗？物体随地球自转运动时，其线速度与在地球上的位置有关吗？上海在北纬31o，随地球自自转上海绕地轴做匀速圆周运动的线速度多大？

2.请通过查找科普资料，思考人造地球卫星的线速度和角速度与地球的自转速度是否有关？它们与那些因素有关？（可以做简单介绍，重点留至第5章讨论。）

3.有兴趣的同学，可以讨论教材P25的“多学一点”内容：“圆周运动的速度”。关于圆周运动的速度，你还有那些问题？