《圆周运动》教学设计

《圆周运动》教学设计

“圆周运动”为物理必修2曲线运动中的内容，是直线运动知识的拓展，也是曲线运动知识

的深入研究。本节课中，根据圆周运动的自身的特点，引入了线速度、角速度、转速和周期的

概念，这些概念的学习是本章的重点，也是后面几节向心加速度、向心加速度和向心力学习的

基础，同时为学习带电粒子在电磁场中运动打下基础。此外，匀速圆周运动与我们日常生活、

生产、科学研究有着密切的联系，因此学习这部分有重要的意义。

【学情分析】

学生在前面的学习过程中已掌握了有关曲线运动的相关知识，实际生活中有许多鲜活的素材，已经具备了一定的知识积累和生活阅历。同时初步掌握了微元法和比值定义法，再加上在

数学上对圆的认识，学生已经初步具备了研究圆周运动问题基本能力，就知识本身而言，本节

课的知识对学生来讲不是困难。由于本节课的概念比较多，内容相对其它节而言比较单调，应

通过举一些实例引起学生注意力，启发学生思考、总结，认识现象从而理解概念。此外，高一

学生已具备一定观察能力和经验抽象思维能力，并对未知新事物有较强的探究欲望。

【教学目标】

一、知识与技能

1、知道圆周运动的概念；

2、通过实际生活中的圆周运动的例子，掌握线速度、角速度、转速和周期概念；

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、掌握各物理量之间的关系，学生会计算圆周运动的一些物理量。

二、过程与方法

1、经历线速度、角速度概念由来的理论探究过程，让学生感受科学探究艰辛和成功的喜悦；

2、掌握发现、总结物理规律的方法：合理猜想、实验法、归纳法，极限法等；

3、通过演示实验及多媒体课件展示获取感性认识，经过理论探究和严密的逻辑推理获得理性的升华。

三、情感态度与价值观

1、通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间的联系,建立普遍联系的观点；

2、通过合作探究学习，培养学生多动手、勤思考、善于归纳总结的学习态度，提升学生学习物理的兴趣和热情。

【教学重难点】

重点：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。

难点：理解线速度、角速度的物理意义。

【教学过程】

为了让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究过程，充分

发挥教师的组织者和引导者的作用，激发学生的学习兴趣，培养学生良好的思维习惯和初步的科学实践能力，本节课的教学过程设计如下。

一、创设情境、导入新课

视频播放生活中几种学生熟悉的运动画面，如钟表指针的走动、电扇叶轮上各点的运动、地球的公转，演示系绳小球在竖直平面内运动。请学生观察并提出问题：1、你看到的几种运动有什么共同特点？2、日常生活中还有哪些这样的运动？教师从而导入新课：这就是我们今天要研究的圆周运动。

设计意图：借助多媒体、实验等直观手段，选用学生熟知的生活素材，充分调动学生的感性认识，激发学生的学习兴趣。

二、联系实际、提出问题

请学生列举一些生产和生活中物体做圆周运动的实例。学生纷纷举例：公园里的摩天大轮的运动、自行车的轮子转动、工厂里砂轮的运动、地球的自转等。

提出问题：做圆周运动物体上的质点，哪些运动得较慢？哪些运动得更快?我们应该如何比较它们运动的快慢呢？引导学生进行分组讨论？寻求问题的答案。

设计意图：以观察实验为基础，进一步引导学生认识物体运动的轨迹形状以及分析物体运动的特点，把物理学与学生的生活实践联系起来，引起矛盾冲突,激发学生的求知欲望。

三、讨论探究、自建概念

学生根据自身的经验，经过交流讨论，大致可形成以下四种猜想。

猜想1：比较物体在一段时间内通过的圆弧长短。

直线运动中引进速度来描述物体运动的快慢，即比较物体在一段时间内的位移，那么在圆周运动中是否可以通过“速度”来描述物体运动的快慢？引导学生分组讨论、探究。

设计意图：利用学生已有的知识，通过对比，根据圆周运动的自身特点，比较自然引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量——线速度的学习。

实验探究：如何设计实验测出做圆周运动的物体速度的大小？

实验重点在于能否将曲线运动转化为直线运动，在学生交流讨论中，老师可针对学生实际情况进行有效引导，形成实验方案。

实验方案：采用打点计时器记录时间，用刻度尺测量纸带上的点间距离表示弧长，用弧长与时间的比值来表示速度的大小。

实验器材：学生电源、打点计时器、纸带、手摇转盘、双面胶(用双面胶将纸带固定在转盘边缘上一点)。实验装置如图所示，利用多媒体课件进行展示，并引导

学生思考下列问题：

(1)纸带上相邻的点之间的距离反映了什么？

(2)纸带上相邻的点之间的距离不同说明了什么？

(3)转盘边缘上点的运动方向能否通过纸带上的点反映出来？

(4)转盘边缘上点的运动速度是否可以通过纸带上的点来求解？

设计意图：转盘边缘上的点和纸带上的点同时运动，经过的距离相同，这样就将直线运动定义速度的方式，自然地过渡到在圆周运动中定义线速度，水到渠成。

引导学生讨论教材“思考与讨论”中的问题，经过讨论交流，逐步形成对线速度概念的认识。

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。

线速度的矢量性：线速度既有大小，也有方向。它的方向为圆周上各点的切线方向。

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。可见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。

设计意图：根据学生的讨论，教师要因势利导，做增强学生思维的“催化剂”，从而科学地归纳得出关于线速度的知识点，同时渗透比值定义法、极限思想、类比法。

教师出示课件展示大小两轮通过皮带连接的转动，并提出问题：

(1)根据线速度的定义，试比较两轮边缘上点的线速度关系；

(2)两个轮的转动快慢是否相同?

线速度是描述质点沿圆周运动快慢的物理量，但质点沿圆周运动得快慢与转动得快慢不是一回事。如何描述质点转动得快慢呢？

猜想2：比较物体在一段时间内半径转过的角度。通过针对性的问题设计，引导学生阅读书本相关内容，经过交流讨论、师生互动，在此基础上得出角速度的概念。

角速度的物理意义：描述做圆周运动的物体转动的快慢。

角速度的定义：做匀速圆周运动的物体转过的角度Δθ跟所用时间Δt的比值，就是质点转动的角速度。

角速度的定义式：ω=Δθ/Δt 。单位是弧度每秒（rad／s）

说明：角速度也是矢量，在高中阶段不研究其方向

设计意图：要让学生体会一个新的物理量的引入，不是凭科学家的想象，而是研究问题的实际需要。

角速度概念引入，能发挥学生更多的想象空间，学生根据生活阅历，针对圆周运动的特殊性，描述圆周运动的物体的转动快慢，可以直接通过时间和圈数来表示。

猜想3：比较物体转过一圈所用时间；

猜想4：比较物体在一段时间内转过的圈数。

由猜想3和猜想4自然引出了描述圆周运动快慢的两个物理量：周期和转速。