2019-2020学年高中物理人教版（2019）必修二 6.1圆周运动 教案

第六章 圆周运动
圆周运动
教学设计
科目
物理
课题
圆周运动
课时
1课时
教学目标与
核心素养
一．知识与技能
1.理解匀速圆周运动的特点，能举例说明生活中的圆周运动；
2.理解线速度、角速度和周期的物理意义，正确表述其定义式和关系式；
3.能够运用相关公式分析解决三种传动装置问题。
二．过程与方法
1.通过对生活中发生的圆周运动的观察，提高学生对事物变化的分析和概括能力；
2.经历圆周运动探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生对新知识的探索的能力。
情感态度与价值观
1.在解决匀速圆周运动快慢问题时，体会一种运动可以从多个不同的方面分析研究，理解事物的多面性，学会事物之间普遍联系的思维。
2.通过学生间对于生活中的圆周运动现象的讨论与思考，培养学生独立思考的能力，同时加强团结互助能力。
3.培养学生应用所学公式去分析解决生活中的三种传动装置问题，逐步培养对于科学研究的兴趣和对生活的关注。
教学重、
难点
教学重点：1. 对于线速度、角速度和周期概念的理解以及物理量之间的联系；
2.理解匀速圆周运动的特点；
教学难点：1. 理解线速度、角速度的物理意义；
2. 理解匀速圆周运动的线速度方向。
教学准备
课件演示
教
学
过
程
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课：
利用课件向学生展示图片、视频等，并让学生认真观察这些事物所做的运动有什么共同之处，让学生观察到圆周运动有什么运动特点。
【教师提出问题】对类似上述的运动应该怎样分析呢？下面让我们从来学习今天的内容——圆周运动。
讲授新课：
（1）鼓励学生举例日常生活中的圆周运动。如：钟表、电扇等。
【教师提出问题】怎样的运动叫做圆周运动？得出圆周运动的概念。
圆周运动：把质点的运动轨迹是圆或者圆弧的一部分的运动叫做圆周运动。
【提出问题】如图所示，将自行车后轮架起，转动脚踏板，注意观察：大、小两个齿轮边缘上的点，哪个运动得更快些?同一个齿轮上到转轴的距离不同的点，哪个运动得更快些？
学生讨论，出现不同意见。
【解答】从通过的弧长来看，大、小两个齿轮边缘上的点运动快慢相同；从齿轮边缘与圆心的连线扫过的圆心角来看，小齿轮运动得快。
同一齿轮上到转轴不同的点，从通过的弧长来看，外侧的点转动的快，从转过的圆心角来看，距离不同的点转动一样快。
【教师总结】确定圆周运动中各点运动快慢的方法：
（1）通过确定物体单位时间内通过的弧长，来描述质点运动的快慢；
（2）通过确定物体与圆心的连线在单位时间扫过的圆心角，来描述质点转动的快慢；
（3）通过确定物体运动一周所需时间的长短，来描述质点转动的快慢；
（4）通过确定物体单位时间内完成圆周运动的圈数，来描述质点转动的快慢。
【教师提出问题】那么， 我们为什么会有这么多不同的方法描述圆周运动的快慢？因为到目前为止还没有大家认同的描述方法。
【教师引导】
1、单位时间通过的弧长——线速度
如图所示，物体沿圆弧由M向N运动 ，在某时刻t经过A点。为了描述物体经过A点附近运动的快慢，可以取一段很短的时间 t，物体在这段时间内由A运动到B，通过的弧长为 s。弧长 s与时间 t之比反映了物体在A点附近运动的快慢，如果t非常非常小，就可以表示物体在A点时运动的快慢。
我们通常把它称为线速度，用符号v表示，则有
线速度的方向为物体做圆周运动时该点的切线方向。
如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动。应该注意的是，匀速圆周运动的线速度方向是在时刻变化的，因此它是一种变速运动，这里的“匀速”是指速率不变。
2、单位时间扫过的圆心角——角速度
通过自行车的运动情况我们可看出，在自行车运动过程中，大、小齿轮边缘的点在相同时间内通过的弧长是相等的，即线速度大小相等。那么，由于两个齿轮的半径不同，相等时间内它们转过的角度不同。
对此，引入本节课第二个物理量——角速度，用来描述做匀速圆周运动的物体绕圆心转动的快慢。
如上图所示，设物体做圆周运动的半径为r，由A运动到B的时间为，弧AB对应的圆心角为。半径OA在这段时间内转过的角与所用时间之比叫做角速度，用符号表示
角速度的单位由角的单位和时间的单位共同决定。所以角的单位是弧度每秒，符号是rad/s。
由于匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，物体在相等时间内通过的弧长相等，所以物体在相等时间内转过的角度也相等。因此可以说，匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。
3、物体运动一周所需时间——周期
坐在摩天轮上的时候，座舱转动一周又会回到相同的位置。圆周运动具有特殊性，物体运动一周后又会返回到初始位置，周而复始地运动着。所以，为了描述圆周运动的这种周期性，我们需要周期这个物理量。
做匀速圆周运动的物体，运动一周所用的时间叫做周期，用T表示。单位与时间的单位相同。
同样的，物体单位时间内完成圆周运动的圈数，我们用转速这个物理量来描述。转速是指物体转动的圈数与所用时间之比，常用符号n来表示，单位为转每秒（r/s），或转每分（r/min）。注意运算时，将转速的单位换算成弧度每秒再进行计算。
【教师总结】描述匀速圆周运动快慢需要的物理量：线速度、角速度、周期、转速
（1）线速度： 单位：m/s
（2）角速度： 单位：rad/s
（3）周期：T 转速：n
【教师引导】线速度、角速度、周期、转速之间的关系
【教师引导提问】
（1）周期和转速的关系
物体单位时间内完成的圆周运动的次数又称为频率，用f表示。当转速的单位取r/s时，转速的数值与频率相同。
（2）角速度与周期、转速之间的关系

（3）线速度和角速度之间的关系

【教师引导补充】
生活中的匀速圆周运动——三种传动装置
（1）共轴传动
A、B两点在同一个圆盘，转动方向相同，半径不同
（2）皮带（链条）传动
两个轮子边缘用皮带相链接，并且皮带不打滑

（3）齿轮传动
两个齿轮在同一时间内转动的齿数相等
课堂练习：
1、对于某匀速圆周运动的物体，下列说法中错误的是( )
A．周期不变 B．角速度不变
C．转速不变 D．线速度不变
答案：D
2、在任意相等时间内,物体的速度变化不相同的运动是( )
A.匀减速直线运动 B.匀速圆周运动 C.平抛运动 D.自由落体运动
答案：B
3、如图所示，一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动，a和b是轮边缘上的两个点，则偏心轮转动过程中a、b两点(　　)
A．角速度大小相同 B．线速度大小相同
C．周期大小不同 D．转速大小不同
答案：A
4、如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样，它们的边缘有三个点A，B，C.下列说法中正确的是( 　　)
A.A，B的角速度相同 B.A，C的角速度相同
C.B，C的线速度相同 D.B，C的角速度相同
答案：D
5、如图甲所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图乙所示．则齿轮边缘上A、B两点具有相同的( )
A.线速度的大小 B.周期 C.向心加速度的大小 D.角速度
答案：A
学生观察图片思考讨论
学生举例生活中的圆周运动
需要找出圆周运动区别于直线运动的最显著运动特征
思考： 如何描述圆周运动的快慢？
通过教师的引导正确的理解线速度的公式和物理意义
正确理解角速度的物理意义，明确角速度是一个标量
理解圆周运动的特殊性，描述圆周运动的周期性。
理解转速单位，计算时注意转速单位换算。
理解各个物理量之间的关系，通过计算得出物理量之间的关系式
计算得出n=1/T
通过计算得出：
通过计算得出
通过观察，并且联系实际发现各点转动周期、角速度相等
通过观察，并且联系实际发现与皮带相连的点的线速度大小相等，角速度与其半径成反比，周期与其半径成正比
轮边缘上各点的线速度大小相等
学生练习

学生练习
通过生活中常见的游戏运动激发学生的学习兴趣，引出本节课题
通过去发现生活中物体做圆周运动，观察圆周运动的状态，加深理解圆周运动
锻炼学生的思考能力
通过理解线速度的物理意义，从而理解匀速圆周运动中的“匀速”
引导学生自主总结了解线速度和角速度
通过教师提问学生思考回答教师引导的方式帮助学生充分的理解匀速圆周运动以及描述圆周运动的物理量
锻炼学生的计算能力和逻辑思维能力，加深学生对于公式的理解，帮助学生应用
观察生活中圆周运动，并且应用关系式
巩固本节知识
巩固本节知识
板书设计
§6.1 圆周运动
描述匀速圆周运动的物理量
线速度的定义式和物理意义
角速度的定义式和物理意义
周期、转速
线速度、角速度、周期和转速的关系
各个物理量的比较
线速度和角速度的关系式
三种传动装置
教学后记
引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。