1. 曲线运动教案教学设计

（教科版·高中物理·必修2）

《圆周运动》教学设计

《圆周运动》教学设计

§5.5 圆周运动

【设计理念】

以高中物理新课程标准为指导，基于高一学生的已有知识经验和对本课的相关学习任务，在课堂中联系具体的生活应用，注重对实验的挖掘和探究式教学，着重培养学生的观察、概括和实验探究能力，使学生不仅仅是掌握一定的科学知识和技能，更强调科学方法的教育与熏陶、领悟科学的思维品质，并尽可能强化学生的创新意识。

本节课将以情境为依托，以实验为基础，以问题为载体，利用自制低成本实验仪器（皮带轮传动装置演示仪），联系具体的生活应用(转动的电风扇上各点的运动、运动的车轮上的点等)，采用“启发法、直观演示法、实验探究法”教学方式。也就是，通过创设人造卫星绕地球的运动、电子绕原子核的运动等情境，激发学生科学探究的兴趣和动机；通过师生合作探究线速度与角速度的关系，来领悟用线速度和角速度描述圆周运动快慢的方法；通过交流评价，来运用圆周运动的知识分析解决皮带传动装置的实际应用。在每一个探究过程中，根据学生在课堂中的反馈，灵活改变教学过程，使整个教学过程弥散着学生的科学思维，特别注重学生的反思与总结。

【教材分析】

《圆周运动》选自人教版高中物理必修2第五章第五节。本节内容是继《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》的前提，同时它也为学生以后学习天体运动和带电粒子在磁场中的运动打下基础。可见它在本章的重点，在本教材中起到了承上启下的过渡作用。

【学情分析】

在本节课之前，学生已经学习了曲线运动，对曲线运动的规律和特点作了进一步的探索。圆周运动是特殊的曲线运动，而匀速圆周运动又是特殊中的典范。他们都是我们生活中常见的物理运动，并且高一学生对生活中物理现象探究的兴趣比较强，故学生对节课对有较高的学习热情。

【教学目标】

1、知识与技能

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1）通过《曲线运动》和《抛体运动的规律》的复习与比较，让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、周期的物理意义及他们之间的联系；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；

2、过程与方法：

1）通过实例引入指导学生观察物体的运动现象，学会从实物运动抽象为物理运动的方法，学会对知识进行迁移和类比的方法；

2）在实验演示过程中，培养学生从不同角度发现问题、归纳问题、解决问题的能力。

3、情感态度与价值观：

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。此可激发学生对科学的求知欲，构建学生良好的认知结构，增强学生对物理的学习兴趣。

【教学重难点】

1、重点：理解角速度、线速度的物理意义，体会用这两个物理量描述圆周运动快慢的方法，以及二者之间的关系。

2、难点一：匀速圆周运动是一种变速运动。

难点二：对角速度的理解。

【教学方法】

根据维果斯基的最近发展区理论和奥苏贝尔的有意义学习，本节课的教法与学法分别入下：

1、教法

依据

物理学一门以实验为基础的自然科学，培养学生的实践能力、观察实验探究法

分析能力是教学过程的首要任务，实验探究法是必不可少的。

通过直观演示，学生能更直观的看到物理现象，利于学生对知直观演示法

识的理解与掌握，同时可提高学生的学习兴趣。

启发法

2、学法

学法

依据

该方法可使学生积极主动的学习，促进学生身心的发展。

教法

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预习法

合作讨论

探究法

类比法

初步了解本节内容，可以有效地进入新知识的学习，有助于问题思考意识的养成。

学生列举生活中常见的圆周运动的实例，找出他们的同特征，以便更好的学习圆周运动的知识点；

学生总结出描述物体做圆周运动快慢的方法，从而引出以下一些物理量：

线速度、角速度、转速等的学习。

通过类比以前的知识，学生可以举一反三，易于新知识的理解。

【教学手段】

采用多媒体教学，利用图片、视频等多媒体素材，同时利用教具（自行车、自制的皮带传动装置演示仪）做直观演示。

【教学策略】

创设情境、提问、实验探索等策略。通过创设物理情景，激发学生的兴趣；通过不断提问引，引导学生积极思考；通过实验探究让学生回归物理回归生活。

【课时安排】

一课时（45分钟）

【教学流程】

新课

导入

分析：描述与圆周运动快慢的物理量

探究v与

ω的关系

作业

布置

课堂

小结

联系生活

交流评价

【教学过程】

1、创设情景、引入新课（3分钟）

[教师活动]老师通过投影仪让学生观察几组图片和视频。

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如图：在天宫授课中，王亚平做的圆周运动实验；行星绕着太阳的运动等。让学生观察这几种运动的共同特征，来导出新课。

设计意图：建构主义认为学习情境是学生意识构造过程中的重要组成部分，知识是不可能脱离具体地实际情景单独抽象地存在的。因此，本环节中，教师通过播放视频和图片让学生进行分析，不仅增加了课堂的趣味性，还提高了学生的学习兴趣和求知欲望，对现象产生疑问，带着问题进入课堂学习。

2、直观演示、建立概念（18分钟）

[过渡语]既然我们同学刚才已经知道什么是圆周运动了，那我们同学想一下，在我们日常生活中有哪些圆周运动哪？或者哪些地方用到了圆周运动？既然我们同学提到了自行车，现在我用它做直观演示。（如图1）

[教师活动]把自行车倒放于讲台，转动

踏板，让学生观察。

问题1：在这里有几组圆周运动？

问题2：A和B点同作圆周运动，那我

们该如何比较他们的快慢哪？

[学生活动]思考讨论，提出猜想

[教师活动]归纳学生猜想如下：

A B 图1 猜想一

猜想二

猜想三

猜想四

比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短

比较物体在一段时间内半径转过的角度

比较物体转过一圈所用时间

比较物体在一段时间内转过的圈数

针对猜想一，引入线速度

（1）线速度

线速度的定义：物体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

=Δl/Δt

单位：m/s（l是弧长，不是位移）

线速度的瞬时性：当选取的时间Δt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。

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线速度的方向：线速度的方向在圆周各点的切线方向上。

线速度的物理意义：描述运动物体绕圆周运动的快慢。

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：①线速度是矢量，它既有大小，也有方向。

②匀速圆周运动是一种变速运动，因为线速度的方向在时刻改变。

针对猜想二，引出角速度

（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：弧度每秒（rad／s）

角速度的物理意义：描述运动物体与圆心的连线转过的圆心角的快慢。

针对猜想三、四引入周期、转速和频率

（3）周期、转速和频率

周期的定义：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转动的快慢

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

转速物理意义：描述物体做圆周运动转动的快慢

设计意图：本环节的概念比较多，对高一学生来说较抽象(角速度)。而通过自行车做直观演示，通过比较自行车上A、B两点的快慢，让学生自己提出猜想。把学生的猜想转化为概念，这样不仅可以让学生联系生活有利于学生对各个物理第

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量的理解，还可以让学生感觉到知识是由他们自己提出来的，符合以学生为主体的教育理念。

3、探究线速度与角速度的关系（18分钟）

[过渡语]亲爱的同学们，刚才我们已经学习了线速度与角速度，我们知道线速度是描述运动物体绕着圆周运动的快慢。角速度描述的是运动物体与圆心的连线扫过圆心角的快慢。

问题1：这里有A、B两个支点，他们

作圆周运动，若A的线速度大于B的线

速度，那我觉得A的角速度也一定大于

B的角速度,同意我观点的举手。

问题2：既然没有人同意，那我们同学觉得A的角速度和B的角速度之间是一个什么样的关哪？

[学生活动]积极思考并回答老师的问题，阐明自己的猜想。

[老师活动]通过自制的教具，对学生的猜想进行验证。

此装置中的A、B两点具有等时性，同时

走过的弧长相等，但B走过的圆心角大于A走过的圆心角，故可得一下关系：

·A

·B

vA.vBA.B

①当v一定时，ω与r成反比

rArB

此装置中的A、B两点具有等时性，同时

走过的圆心角相等，但A走过的弧长大于B走

过的弧长，故可得一下关系：

ABvAvB

②当ω一定时，v与r成正比

rArB

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[学生活动]感受这个实验的过程，体验v与ω之间的这种关系。

问题1：从这两个装置中还能发现什么规律？（在皮带传动装置的边沿，任一点的线速度相等；在同心圆盘转动装置中的任一点角速度相等）

[过渡语]现在我们同学似乎已经看出v与ω之间的关系了，可是我们只是定性的分析了他们的关系，并没有定量分析。那我们该怎么办？

[学生活动]积极思考，想新的方法

[老师活动]

从理论推导：

合

[学生活动]体验物理的奥秘，体会线速度与角速度的物理意义，以及两者之间的关系，领悟这种把实验与理论相结合的思想。

lttlrvvr



此公式恰好具有以上两条性

质，实验规律与理论结果完美结[联系生活]教师说明在我们生活中会遇到形形色色的皮带传动装置，比如：

问题1：皮带轮为什么这么设计，结合以前学习的力学知识和本节课的知识从不同的角度思考这个问题。

设计意图：物理是一门以实验为基础的自然科学，本环节是本节课的核心。所以把实验引入课堂显得尤其重要。先通过实验定性分析出线速度与角速度的关系，再通过理论推导定量分析，把实验与理论相结合这样不仅可以加强学生对知识的理解和掌握，还可以培养学生的物理素养。同时通过联系生活，可使养成把物理与生活相结合的习惯。由此可构建学生良好的认知结构，增强学生对物理的学习兴趣。

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4、课堂小结（5分钟）

[老师活动]把本节课的重点知识列成表格，如下：

定义

符号

单位

物理意义

关系

[学生活动]讨论总结本节课的收获。

5、作业布置（1分钟）

课本16页，问题与练习3、4题；选作题第5题。

线速度

物体走过的弧长与所用时间的比

v m/s 角速度

物体走过的圆心角与时间的比值

ω

Rad/s 描述物体做圆周运动的快慢

v =ωr

=2πn

转速

物体在单位时间所转过的圈数

n r/s或r/min 【板书设计】

一、线速度(v) 1.定义：vl m/s tABA B vAvB

rArB ②当ω一定时，v与r成正比

理论推导：

2.物理意义：

3.矢量性：沿切线方向

4.匀速圆周运动：线速度大小不变的

圆周运动

二、角速度（）

1.定义：t

2.物理意义：

3.单位： rad/s 三、线速度与角速度的关系

实验探究：

lttlrv

vr此公式恰好具有以上两条性质，实验规律与理A A.B vA.vBB

论结果完美结合

四、课堂小结

①线速度、角速度的关系

②本节课知识在生活中的应用

③讨论交流课堂收获

rArB①当v一定时，ω与r成反比

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【教学反思】

本节课的特色与创新在于：突破了传统讲解线速度与角速度关系时只局限于公式的推导，用数学的知识得出两者的关系。而本节课，我先通过教具定性分析出线速度与角速度的关系，再通过理论推导定量分析，把实验与理论相结合，让学生回归物理回归生活。

本节课的不足在于：由于教具自制，导致教具数量有限，学生不能亲自体验实验的过程，只能通过老师演示学生观察，这在以后的教学中需要完善。

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