1. 圆周运动ppt课件课堂实录

4.圆周运动

1教学目标

【教学目标】

一、知识与技能

1.知道什么是圆周运动，什么是匀速圆周运动。

2.知道线速度、角速度、周期、转速的物理意义及其概念。

3.知道匀速圆周运动线速度、角速度的特点。

4.掌握线速度和角速度的关系。

二、过程与方法

1.进一步学习物理学的研究方法，体会物理实验、物理模型在物理学中的作用。

2.培养分析、解决问题能力和交流、质疑能力。

三、情感、态度与价值观

1.发展对科学的好奇心与求知欲。

2.培养合作意识与团队精神，并有实事求是的科学态度和科学精神

2教材分析

教材分析】

圆周运动这一节内容旨在学生学习描述圆周运动的几个物理量，它不仅是后面进一步分析圆周运动的基础，而且还是高中学生从描述直线运动到描述曲线运动认知上的一个转变。认知转变的一个有效途径就是让学生在认知冲突中进行转变。教材一开始就是从认知冲突着手。先使学生通过观察生活中圆周运动实例来了解圆周运动的共性与特性，再让学生比较自行车的大齿轮、小齿轮、后轮上各点在做圆周运动时的运动快慢。使学生产生不统一的意见，从而使学生自然想到可以引入不同物理量从不同角度来描述圆周运动。在这个基础上，再对线速度、角速度、周期、转速进行概念教学，其中还引入了匀速圆周运动.在线速度这块内容中，明确引入了平均和瞬时线速度，同时用到了极限的思想，明显提高了数学上的要求。而且线速度、角速度、转速不仅仅限于匀速圆周运动，而是拓展到描述一般的圆周运动。只有周期这概念才在匀速圆周运动中提出，比较严谨，规范。最后在问题与练习中还放置了计算机上软磁盘的问题，目的是使学生能获得用所学知识解决实际问题的乐趣，从而激发学生学习物理的兴趣。教材充分体现了要让学生自主、合作、探究的思想，同时也渗透了辨证的科学思维方式和物理思想，并注重学生物理兴趣的培养。

本设计力图通过实例以及问题的导入，激发学生的求知欲，引发学生发生认知冲突，使学生能发现引入不同物理量来描述圆周运动的必要性。体现“合作探究、有效交流、质疑问难”的理念。通过物理实验、建立物理模型，让学生领会科学的研究方法和思维方式。并通过规律应用巩固知识，体会物理规律对生活实践的作用。

3重点难点

【教学重点】

1.线速度、角速度的概念及其引入。

2.线速度与角速度的关系。

【教学难点】

1.线速度的测量

2.匀速圆周运动是变速运动。

4教学过程 4.1 第一学时 教学活动

活动1【导入】圆周运动

导入新课

提出课题－圆周运动

请学生例举身边的圆周运动，老师再进行视频展示圆周运动情景（天体的运动、核外电子运动），激发学生兴趣。

教师设问，学生归纳总结做圆周运动的物体共同特征是：运动轨迹是圆。

4.教师讲述：科学研究中，大到地球绕太阳的运动，小到电子绕原子核的运动，也常用圆周运动的规律来讨论。可见，掌握有关圆周运动的规律对于我们解决生活中的一些实际问题是很有帮助的。

活动2【导入】如何描述圆周运动物体的运动快慢

教师实验演示：老师打开教室内的风扇（预先在叶片边缘画一个点），然后关闭开关，让学生观察这个点的整个运动情况。

学生回答：这个点做圆周运动，且开始是越来越快，后来越来越慢。

设疑：做圆周运动的物体运动也有快慢之分，我们应该从什么角度去分析其运动的快慢呢？

多媒体展示自行车图片，引出话题，使学生发生认知冲突。

自行车的大齿轮、小齿轮、后轮这三个轮子上各点以车架作为参考系均在做圆周运动，哪些点运动得更快些？也许它们运动得一样快？请同学们分组讨论，并上讲台分析你们的讨论结果。

学生分组讨论。（教师下面巡视，并引导学生用运动情景图分析问题）

学生上讲台用情景图分析本组的看法，引起学生争论。

有弧长与所需时间比值来描述运动快慢，有半径转过的圆心角与所需时间比值来描述运动快慢，有转过一周所需时间描述运动快慢，有单位时间转过的圈数描述运动快慢等等。意见不统一。

（引出学生发生认知冲突、培养学生良好的分析物理问题的习惯）

教师给出话题：地、月快慢之争。

地球：我绕太阳运动1秒走29.79千米，你绕我1秒才走1.02千米，你太慢了！

月亮：你一年才绕一圈，我28天就绕一圈，你才慢呢！

学生思考并提出应该从不同角度来描述做圆周运动的物体运动快慢。

教师肯定同学们的想法，点出：

圆周运动与直线运动的运动快慢的描述有所不同，它应该从不同角度去描述，从单个方面描述是不全面的。（然后适时给出上述学生提到的物理量的名称：线速度、角速度、周期、转速）

活动3【活动】探究线速度

v=

一、线速度

1.大小： （这里的△l指的是弧长，不是位移。）

提出问题：这里的线速度与我们研究直线运动时的速度一样吗？为什么？

学生回答：直线运动的速度是位移与时间的比值，而线速度是弧长（即路程）与时间的比值，不一样！

教师肯定学生的回答，并板演分析：

质点做圆周运动通过的弧长Δl和所用时间Δt 的比值。

（此处必须要板演分析，引导学生养成画图分析物理问题的习惯，下面如果能用板演分析尽量用，此类问题最好不要用多媒体代替）

师生共同指出：

1. 意义：描述做圆周运动的物体通过弧长的快慢。

教师提问：

问题1：Δt较长时的线速度与Δt较短时的线速度的物理意义相同吗？

学生回答（教师可以用直线运动中的平均速度与瞬时速度的物理意义来引导）：

Δt较长时的物理意义是反映平均快慢，较短时则能精确的反映某时刻或某位置的运动快慢。

问题2：直线运动中的速度是矢量，有方向。我们讨论的线速度是否是矢量？如果不是，请说明理由；如果是，线速度的方向又如何确定？

学生交流、讨论得出结论：时间较长时的线速度没有方向，因为是路程与时间的比值。但时间较短时，它是有方向的。这时的线速度就是直线运动中的瞬时速度。方向为该时刻（或该位置）的圆弧的切线方向。

（这里有些学生可能对时间较长时的线速度方向的有无不能确定，教师要适当的引导）

教师表扬肯定学生的判断，同时动画演示瞬时线速度的方向。

动画过程：圆弧由长变短，由曲线变直线（ＡＢ线段）。一质点从Ａ到Ｂ，其速度方向与圆弧相切。

3.极短的时间内的线速度（瞬时线速度）是矢量。

方向：沿质点所在的圆弧的切线方向。

图示：

由于在《曲线运动》这一节中曲线运动物体瞬时速度方向的实验已做过，这里只要以图片形成展示，唤起学生回忆即可。

问题３：如果要知道线速度（包括其瞬时值），弧长如何测？时间呢？

（引发学生探究线速度的测量）

学生讨论.（教师引导：可不可以把弧线变成直线，如果能，再回忆我们在测量直线运动物理的速度时，实验时常用的计时工具是什么？）

学生回答：用打点计时器测这里的线速度。

教师：如何测？

学生讨论，教师引导，设计下列实验：

让一个学生上讲台分析实验原理

教师手拉纸带一头，沿图示方向迅速拉纸带，得到如上纸带，向学生展示，并提出问题：

1. 纸带上相邻的点之间的距离反映了什么？

2. 通过纸带，你能测出圆盘上边缘近质点的线速度吗？

3. 这条纸带说明圆盘是怎样运动的？

学生回答：纸带上相邻的点之间的距离反映了这段时间内圆盘边缘质点在相应时间内通过的弧长；因此，线速度的大小只要量出纸带上某两点之间的距离，再除以所需的时间即可（而时间只要数一下点数，因为打点计时器每隔0.02秒打一点；这条纸带说明圆盘边缘各点的线速度先在增大，后不变，再减小。纸带上中间部分作匀速直线运动，反映在转盘上，则此时段相对应的转盘边缘各点的瞬时线速度大小处处相等。

教师肯定，并指出：纸带中间段能说明在这个时间段圆盘边缘各点的线速度大小不变，这种运动我们称为匀速圆周运动。

4.物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动称匀速圆周运动

思考：匀速圆周运动与匀速直线运动的“匀速”的含义是否一样？

学生回答：匀速圆周运动是变速运动！因为其瞬时速度的方向时刻变化，“匀”的意思是匀速率，而不是匀速度。

教师予以肯定，并动画演示：

提出问题：做匀速圆周运动的物体所受合力（或加速度）可能为零吗？

学生回答：合力（或加速度）一定不为零，因为匀速圆周运动的速度方向时刻在变化，是变速运动。且如果为零，其只能做匀速直线运动或静止状态，速度方向不可能变化。提出问题：做匀速圆周运动物体所受的合力（或其加速度）可能会是零吗？

学生回答：合力（或其加速度）一定不为零，因为匀速圆周运动物体，其线速度的方向在变化。且如果为零，则是平衡态，只能做匀速直线运动或静止状态。速度方向不可能改变。

教师表扬、肯定。

教师总结引出第2个物理量：角速度。

教师肯定

教师总结，引出描述圆周运动的第2个物理量，角速度

活动4【活动】探究角速度

二、角速度

1. 定义：半径转过的圆心角与所用时间的比值。

2.大小：

（教师画图说明）

教师：我们一开始还得到角速度也能描述做圆周运动的物体运动快慢，它与线速度有什么不一样？（学生回答）

3.物理意义：描述质点转过的圆心角的快慢。

算一算：一个物体做匀速圆周运动，经过10s，半径转过的圆心角为300，求其角速度？

学生给出答案（有些学生会得出10度每秒，教师给予纠正）

强调：即圆心角的大小可以用弧长和半径的比值来描述，这个比值是没有单位的，为了描述问题的方便，我们“给”这个比值一个单位，这就是弧度。计算时，不能将弧度带进算式中。

4.角速度的单位：rad/s（或s-1）

思考：做匀速圆周运动的物体，其角速度的大小是否改变？为什么？

教师结合匀速圆周运动线速度的特点，再联系数学“等弧对等角”的关系引导学生回答：做匀速圆周运动的物体，其角速度大小不变！

教师总结，并引出描述圆周运动物体运动快慢的其他物理量。

活动5【活动】探究周期、频率

三、周期

学生给出周期的定义：表示运动一周所用的时间。教师引导给出周期的符号“Ｔ”及单位“Ｓ”

提问：做非圆周运动的物体其绕一周的时间变不变？

用周期来描述哪种运动比较合适？

周期是如何来反映做圆周运动的物体运动的快慢？

学生回答：非圆周运动物体绕一周的时间是变化的，因此，周期来描述匀速圆周运动较好。且如果转过一周所用的时间越少，那么就表示运动得越快。

教师总结，引出转速

四、转速

概念：单位时间内转过的圈数叫转速；符号：n; 单位：r/s或r/min。

指出：转速n越大表明物体运动得越快！

活动6【活动】探究v、ω

、T 的关系

五、探究v、ω

、T 的关系

（教师引导学生从概念出发得出上述各量的关系）

v与T的关系：２πr/T ω与T的关系：2π/T v与w的关系:v=ωr （动画演示几种常见的传动装置）

归纳总结：

皮带传送：与皮带接触的轮子边缘各点的线速度相等

齿轮传送：齿轮边缘各点的线速度相等

同一轮子上各点的角速度相等

活动7【讲授】课堂小结

小结（师生共同总结本节课的主要内容）：

1.描述圆周运动相关物理量（线速度、角速度、周期、转速等）的概念。

2．上述物理量的相互关系。

活动8【练习】巩固练习

课堂练习：

1.一个大轮通过皮带带动小轮匀速转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮半径是小轮半径的3倍，大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3，大轮边缘上一点P,小轮边缘上一点Q，则：

vQ:vP:vS=________ ωQ:ωP:ωS=_________