圆周运动教案
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文档简介
课题： 圆周运动
教学目标：
一、知识与技能
1、认识生活中的一些圆周运动，理解什么是匀速圆周运动
2、会从线速度、角速度、周期和转速四个方面去理解圆周运动特点和规律
3、会利用各种圆周运动的各物理量之间的关系进行相关的计算
二、过程与方法
1、通过设计疑问和学生讨论、教师讲解，让学生了解研究圆周运动的科学思路和方法
2、通过演示实验、学生实验，让学生从实验中得出圆周运动的特点和规律
三、情感、态度与价值观
培养学生实事求是的科学态度，培养学生热爱科学、热爱生活的情感
教学重点：
线速度、角速度、周期和转速的概念以及它们之间的联系
教学难点：
理解线速度、角速度的物理意义以及圆周运动相关知识的应用。
教学方法：
实验法、讨论法、启发式探究法
教具准备：
多媒体教学平台、自制皮带轮传动装置、软绳、量角器等
教学过程：
新课程引入
通过投影播放幻灯，展示生活中一些做圆周的物体，如：钟表指针、过山车、模拟地球的公转等图片，让学生认识到生活中的一些常见的圆周运动，并由此引入新课题----圆周运动。（板书课题）
新课程讲授
【幻灯片给出】圆周运动：物体的运动轨迹是圆周的运动。
【提问】生活中，做圆周运动的物体很多，你还知道哪些物体的运动是圆周运动？请你举一些例子！
在学生举例的同时，老师可以引导学生列举自行车车轮的转动，并由此通过幻灯片给出一幅完整的自行车图片（图1），让学生说说运动的自行车中哪些部件在做圆周运动。
图-1 图-2
继续给出自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的整体图片（图2或幻灯片9），让学生判断图中A、B、C、D四个点做圆周运动的快慢（不需要学生要回答）。让学生带着这个问题进入课堂。
【思考与讨论】某人沿着一个圆周运动（结合图形），请问有哪些方法可以比较人做圆周运动的快慢？
给学生一定的时间去思考、讨论、归纳，然后教师边让学生回答边引导学生从以下四个方面去比较做圆周运动的快慢：
A、比较物体在一定的时间内通过的弧长（⊿l）。
B、比较物体在一定的时间内半径转过的角度（⊿θ）。
C、比较物体转过一圈所有的时间（T）。
D、比较物体在单位时间内转过的圈数（n）。
图-3
针对以上四种比较方法分别进行探讨：
<一>、线速度（v）
【学生观察】
（幻灯片11）一小球在圆周上运动一段弧长（⊿l），所用时间为（⊿t）。
【提问】如何用这两个物理量来反映通过弧长的快慢？
学生思考、讨论后再回答：
------用弧长与时间的比值可以反映
----- 由此提出线速度这个概念：物体通过的弧长与时间的比值。
要求学生根据线速度的概念给出线速度的表达式：
教师指出：线速度是矢量，其方向与圆弧相切，国际单位是：米每秒（m/s）
匀速圆周运动：线速度大小不变的圆周运动称为匀速圆周运动。
【提问】匀速圆周运动是匀速运动吗？
【学生观察】
（幻灯片12）一小球在一圆周上做匀速圆周运动，让学生观察小球在三个不同位置的速度方向是否相同。
结论： 不相同
由此可以得出结论：
-----匀速圆周运动是变速运动，这里的匀速是指速度大小不变（即速率不变）。
<二>、角速度（ω）
【学生观察】
（幻灯片13）让二个小球在相同的时间（⊿t）里绕同一个圆周转过不同的角度（⊿θ1和⊿θ2）。
【提问】如何用时间和角度这两个物理量来反映物体转动的快慢？
学生思考、讨论后再回答：
------用转过的角度（⊿θ）与时间(⊿t)的比值可以反映转动快慢。
引出角速度的概念 ：质点和圆心的连线（园半径）转过的角度（⊿θ）与所用时间（⊿t）的比值称为角速度。
要求学生根据角速度的概念给出角速度的表达式：
教师指出：匀速圆周运动的角速度不变。
教师指出角度的国际单位是弧度（rad）后要求学生去推导出角速度的国际单位： （ rad/s 或 s-1 )
<三>、周期（T）
【学生观察】
（幻灯片15）让二个转速不同的红、蓝色小球以不同的转速绕同一个圆心做匀速圆周运动。并指出红色小球转一圈所用时间为5s，蓝色小球转一圈所用时间为2s。
【提问】你可以用哪个物理量来反映物体转动的快慢？（可以用它们转过一圈所用时间的长短来反映它们转动的快慢）
根据学生的回答提出周期的概念：做匀速圆周运动的物体，物体转过一周所用的时间叫周期。
【问题】让学生说出地球绕太阳自转和公转的周期各是多少吗？月球绕地球公转的周期又是多少？（一天、一年、一般认为是27天）
<四>、转速（n）
【学生观察】
（幻灯片16）让二个转速不同的红、蓝色小球以不同的转速绕两个不同的圆做匀速圆周运动，并指出蓝色小球1s内转二圈，红色小球1s内转一圈。
教师可由演示现象直接给出转速的概念：物体在单位时间内转过的圈数。
其单位是：转每秒（r/s） 、 转每分钟（r/min）
【问题】周期与转速有什么关系？（互为倒数，即：T=1/n）
<五>、探究匀速圆周运动的角速度和线速度的相互关系：
探究1：
如图-4（幻灯片17），探究同一圆盘上不同半径的A、B、C三个点的角速度大小和线速度大小的关系。
在同一个转盘的一条半径上取三个不同的点A、B、C，转动转盘，通过观察A、B、C三点通过的弧长和转过的角度就能直观地判断出三个不同点的角速度和线速度的大小。
结论： 角速度：ωA＝ωB＝ωC 线速度： vA＞vB＞vC 图-4
探讨2：
如图-5（幻灯片18），已知C、D分别是两个半径不同的轮边缘上的点（Rc＜RD），两个轮盘用一根皮带传动（皮带不打滑），当轮转动时两点的线速度和角速度的大小关系怎样？
图-5
说明：
①、本实验探究过程由学生去完成
②、探究过程：将其中的一个轮盘转动一定的角度，并设法记下C、D转动前后的起、始位置，再用细绳测出C、D二点通过的弧长，因为时间相同，如果它们的弧长大小相等，则它们的线速度大小也相等。再用量角器测量出C、D二点转过的角度大小，同样可以判断角速度的大小。
结论： 线速度： vC＝vD 角速度： ωC ＞ωD
▲ 解答课前疑问：
如图-6（幻灯片19）若以车架为参考系，当大齿轮带动后轮一起转动时，你认为图中A、B、C、D四个点（ RC < RD ）的角速度大小和线速度大小有什么关系？（让学生利用圆周运动的相关知识去分析、讨论，判断出图中A、B、C、D四个点的角速度和线速度大小的关系）
结论: 角速度：ωA＝ωB＝ωC＞ωD
线速度：vA＞vB＞vC＝vD
图6
<六>、常见的传动装置
结合下图-7（幻灯片21），让学生理解：
图-7
1、同轴传动--转盘上离圆心远近不同的点角速度（ω）相等。
2、皮带轮传动---轮边缘的线速度（v）相等。
3、齿轮传动----轮边缘的线速度（v）相等。
<七>、课堂练习
如图5，一质点在半径r的圆周上做匀速圆周运动，周期为T，求质点的线速度（v）和角速度（ω）各是多少？
解： 由题意可得，质点转过一周有：
⊿l=2πr ⊿θ=2π ⊿t=T
图8
【思考】---从本题中，你能发现线速度（v）和角速度（ω）之间有什么关系？
结论： v = ωr
（学生自行解答本题后教师做个小结即可，同时将 、 补充到黑板板书中）
三、简单归纳、小结本堂课程内容（用幻灯片展示）。
课后作业：教材P18问题与练习---1、2
板书设计：
5-4、圆周运动
一、线速度（v）：物体通过的弧长与时间的比值。
v =⊿l/⊿t =2πr/T 国际单位：m/s
二、角速度（ω）：物体和圆心的连线转过的角度与时间的比值叫做角速度。
ω= ⊿ /⊿t = 2π/T 国际单位： rad/s 或 s-1
三、周期（T）：做匀速圆周运动的物体转过一周所用的时间。国际单位：秒（s）
四、转速（n）：物体单位时间所转过的圈数叫转速。
其单位： r/s 或 r/min 匀速圆周运动满足：n = 1/T
五、 线速度（v）和角速度（ω）满足关系： v = ωr
D
C
B
A
v
C
B
A
C
D
D
C
B
A
v
r
教学目标：
一、知识与技能
1、认识生活中的一些圆周运动，理解什么是匀速圆周运动
2、会从线速度、角速度、周期和转速四个方面去理解圆周运动特点和规律
3、会利用各种圆周运动的各物理量之间的关系进行相关的计算
二、过程与方法
1、通过设计疑问和学生讨论、教师讲解，让学生了解研究圆周运动的科学思路和方法
2、通过演示实验、学生实验，让学生从实验中得出圆周运动的特点和规律
三、情感、态度与价值观
培养学生实事求是的科学态度，培养学生热爱科学、热爱生活的情感
教学重点：
线速度、角速度、周期和转速的概念以及它们之间的联系
教学难点：
理解线速度、角速度的物理意义以及圆周运动相关知识的应用。
教学方法：
实验法、讨论法、启发式探究法
教具准备：
多媒体教学平台、自制皮带轮传动装置、软绳、量角器等
教学过程：
新课程引入
通过投影播放幻灯，展示生活中一些做圆周的物体，如：钟表指针、过山车、模拟地球的公转等图片，让学生认识到生活中的一些常见的圆周运动，并由此引入新课题----圆周运动。（板书课题）
新课程讲授
【幻灯片给出】圆周运动：物体的运动轨迹是圆周的运动。
【提问】生活中，做圆周运动的物体很多，你还知道哪些物体的运动是圆周运动？请你举一些例子！
在学生举例的同时，老师可以引导学生列举自行车车轮的转动，并由此通过幻灯片给出一幅完整的自行车图片（图1），让学生说说运动的自行车中哪些部件在做圆周运动。
图-1 图-2
继续给出自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的整体图片（图2或幻灯片9），让学生判断图中A、B、C、D四个点做圆周运动的快慢（不需要学生要回答）。让学生带着这个问题进入课堂。
【思考与讨论】某人沿着一个圆周运动（结合图形），请问有哪些方法可以比较人做圆周运动的快慢？
给学生一定的时间去思考、讨论、归纳，然后教师边让学生回答边引导学生从以下四个方面去比较做圆周运动的快慢：
A、比较物体在一定的时间内通过的弧长（⊿l）。
B、比较物体在一定的时间内半径转过的角度（⊿θ）。
C、比较物体转过一圈所有的时间（T）。
D、比较物体在单位时间内转过的圈数（n）。
图-3
针对以上四种比较方法分别进行探讨：
<一>、线速度（v）
【学生观察】
（幻灯片11）一小球在圆周上运动一段弧长（⊿l），所用时间为（⊿t）。
【提问】如何用这两个物理量来反映通过弧长的快慢？
学生思考、讨论后再回答：
------用弧长与时间的比值可以反映
----- 由此提出线速度这个概念：物体通过的弧长与时间的比值。
要求学生根据线速度的概念给出线速度的表达式：
教师指出：线速度是矢量，其方向与圆弧相切，国际单位是：米每秒（m/s）
匀速圆周运动：线速度大小不变的圆周运动称为匀速圆周运动。
【提问】匀速圆周运动是匀速运动吗？
【学生观察】
（幻灯片12）一小球在一圆周上做匀速圆周运动，让学生观察小球在三个不同位置的速度方向是否相同。
结论： 不相同
由此可以得出结论：
-----匀速圆周运动是变速运动，这里的匀速是指速度大小不变（即速率不变）。
<二>、角速度（ω）
【学生观察】
（幻灯片13）让二个小球在相同的时间（⊿t）里绕同一个圆周转过不同的角度（⊿θ1和⊿θ2）。
【提问】如何用时间和角度这两个物理量来反映物体转动的快慢？
学生思考、讨论后再回答：
------用转过的角度（⊿θ）与时间(⊿t)的比值可以反映转动快慢。
引出角速度的概念 ：质点和圆心的连线（园半径）转过的角度（⊿θ）与所用时间（⊿t）的比值称为角速度。
要求学生根据角速度的概念给出角速度的表达式：
教师指出：匀速圆周运动的角速度不变。
教师指出角度的国际单位是弧度（rad）后要求学生去推导出角速度的国际单位： （ rad/s 或 s-1 )
<三>、周期（T）
【学生观察】
（幻灯片15）让二个转速不同的红、蓝色小球以不同的转速绕同一个圆心做匀速圆周运动。并指出红色小球转一圈所用时间为5s，蓝色小球转一圈所用时间为2s。
【提问】你可以用哪个物理量来反映物体转动的快慢？（可以用它们转过一圈所用时间的长短来反映它们转动的快慢）
根据学生的回答提出周期的概念：做匀速圆周运动的物体，物体转过一周所用的时间叫周期。
【问题】让学生说出地球绕太阳自转和公转的周期各是多少吗？月球绕地球公转的周期又是多少？（一天、一年、一般认为是27天）
<四>、转速（n）
【学生观察】
（幻灯片16）让二个转速不同的红、蓝色小球以不同的转速绕两个不同的圆做匀速圆周运动，并指出蓝色小球1s内转二圈，红色小球1s内转一圈。
教师可由演示现象直接给出转速的概念：物体在单位时间内转过的圈数。
其单位是：转每秒（r/s） 、 转每分钟（r/min）
【问题】周期与转速有什么关系？（互为倒数，即：T=1/n）
<五>、探究匀速圆周运动的角速度和线速度的相互关系：
探究1：
如图-4（幻灯片17），探究同一圆盘上不同半径的A、B、C三个点的角速度大小和线速度大小的关系。
在同一个转盘的一条半径上取三个不同的点A、B、C，转动转盘，通过观察A、B、C三点通过的弧长和转过的角度就能直观地判断出三个不同点的角速度和线速度的大小。
结论： 角速度：ωA＝ωB＝ωC 线速度： vA＞vB＞vC 图-4
探讨2：
如图-5（幻灯片18），已知C、D分别是两个半径不同的轮边缘上的点（Rc＜RD），两个轮盘用一根皮带传动（皮带不打滑），当轮转动时两点的线速度和角速度的大小关系怎样？
图-5
说明：
①、本实验探究过程由学生去完成
②、探究过程：将其中的一个轮盘转动一定的角度，并设法记下C、D转动前后的起、始位置，再用细绳测出C、D二点通过的弧长，因为时间相同，如果它们的弧长大小相等，则它们的线速度大小也相等。再用量角器测量出C、D二点转过的角度大小，同样可以判断角速度的大小。
结论： 线速度： vC＝vD 角速度： ωC ＞ωD
▲ 解答课前疑问：
如图-6（幻灯片19）若以车架为参考系，当大齿轮带动后轮一起转动时，你认为图中A、B、C、D四个点（ RC < RD ）的角速度大小和线速度大小有什么关系？（让学生利用圆周运动的相关知识去分析、讨论，判断出图中A、B、C、D四个点的角速度和线速度大小的关系）
结论: 角速度：ωA＝ωB＝ωC＞ωD
线速度：vA＞vB＞vC＝vD
图6
<六>、常见的传动装置
结合下图-7（幻灯片21），让学生理解：
图-7
1、同轴传动--转盘上离圆心远近不同的点角速度（ω）相等。
2、皮带轮传动---轮边缘的线速度（v）相等。
3、齿轮传动----轮边缘的线速度（v）相等。
<七>、课堂练习
如图5，一质点在半径r的圆周上做匀速圆周运动，周期为T，求质点的线速度（v）和角速度（ω）各是多少？
解： 由题意可得，质点转过一周有：
⊿l=2πr ⊿θ=2π ⊿t=T
图8
【思考】---从本题中，你能发现线速度（v）和角速度（ω）之间有什么关系？
结论： v = ωr
（学生自行解答本题后教师做个小结即可，同时将 、 补充到黑板板书中）
三、简单归纳、小结本堂课程内容（用幻灯片展示）。
课后作业：教材P18问题与练习---1、2
板书设计：
5-4、圆周运动
一、线速度（v）：物体通过的弧长与时间的比值。
v =⊿l/⊿t =2πr/T 国际单位：m/s
二、角速度（ω）：物体和圆心的连线转过的角度与时间的比值叫做角速度。
ω= ⊿ /⊿t = 2π/T 国际单位： rad/s 或 s-1
三、周期（T）：做匀速圆周运动的物体转过一周所用的时间。国际单位：秒（s）
四、转速（n）：物体单位时间所转过的圈数叫转速。
其单位： r/s 或 r/min 匀速圆周运动满足：n = 1/T
五、 线速度（v）和角速度（ω）满足关系： v = ωr
D
C
B
A
v
C
B
A
C
D
D
C
B
A
v
r