高中物理必修2圆周运动.docx
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高中物理必修2圆周运动
课题
圆周运动
设计者:
魏娟
教材分析
圆周运动是一种典型的曲线运动,是对如何描述和研究比直线运动更复杂的运动的拓展,是力与运动关系知识的进一步延伸。
学生需要以匀速直线运动、数学几何知识和基本物理方法为基础。
本节内容主要是:
描述圆周运动的物理量——线速度、角速度;线速度与角速度、周期及转速的关系,是后面学习“向心力、向心加速度”等内容的重要基础。
从观察演示实验和列举生活实例入手,认识到圆周运动在生活中是普遍存在的,学习和研究圆周运动是非常必要的,激发学习的热情和兴趣。
通过实例,使学生感受圆周运动快慢不同的情况,认识到需要引入描述圆周运动快慢的物理量,再通过与匀速直线运动的类比和多媒体的辅助,学习线速度与角速度的内容以及几个描述的物理量之间的关系。
通过讨论、交流的方式,让学生根据本节课所学的知识,对一些实际问题进行分析,以达到对知识的真正理解和应用。
教学中通过对自行车等实际物体运动的探索研究,让学生再次感受到圆周运动在生产、生活、科技中的广泛存在及应用,从而对圆周运动产生较强的研究兴趣,为以后进一步的学习打下良好的基础。
学情分析
学习能力:
学生的记忆能力强,知识点掌握快,但是归纳总结、知识拓展的能力比较欠缺,综合性的问题处理不是很好比较欠缺,综合性的问题处理不是很好
学习习惯:
学生学习刻苦,掌握知识的愿望强烈,时间意识强,但是平时学习过程中不善于总结、理解,习惯于学完一节新课后,立即开始做题训练,而不是先回顾、理解本节课内容。
团队意识:
同学们团结友爱,团队意识强,不论是实验还是平时的学习,都能互帮互助
教学目标
1、知识与技能
(1)知道圆周运动;理解匀速圆周运动。
(2)理解线速度和角速度的概念并知道它们的单位。
(3)理解角速度与线速度的关系;知道线速度、角速度和周期、转速的关系。
(4)会在实际问题中计算线速度和角速度的大小并判断线速度的方向。
2.过程与方法
(1)通过联想对比,认识描述“直线运动”和“圆周运动”方法的类似和不同,感受类比法在区分和建立类似物理概念中的作用。
(2)通过从实例的分析建立“线速度”和“角速度”概念的过程,认识到联系实际进行分析、归纳是建立物理概念的重要方法之一。
3、态度、情感与价值观
(1)通过生活实例认识圆周运动的普遍性和研究圆周运动的必要性,感悟物理源于生活,激发学习兴趣和求知欲。
(2)通过共同探讨、相互交流的学习过程,懂得合作、交流对于学习的重要作用,在活动中乐于与人合作,尊重同学的见解,善于与人交流。
教学重难点
重点:
角速度的概念以及角速度与线速度的关系。
难点:
角速度的概念以及其单位rad/s(弧度/秒)的含义。
教学方法
本节课主要是让学生通过视频和动手实验以及利用贴近学生生活的实例,达到获得知识的乐趣突破重难点的目的。
课型
新授课
教学用具
实物、电脑、多媒体课件
教
学
过程
教学思路及教学流程
备注
(一)、创设情景,引入新课
[演示]师:
视频播放过山车、转盘上木块的转动、天体的运动、自行车的运动等
这些运动有什么共同的特点。
生:
它们的轨迹是一个圆。
(都在做圆周运动)
师:
这就是我们今天要学习的一类典型的曲线运动—圆周运动。
[提问]圆周运动在我们生活中是很常见的。
师:
圆周运动和我们以前学习的直线运动有什么不同呢?
生:
轨迹是曲线——圆周;产生条件:
力和运动方向不在一条直线上。
(二)、线速度
演示:
第一次——缓慢转动自行车脚踏;第二次——快速转动
观察前后两次运动有什么不同?
生:
第二次明显运动得快。
师:
如何描述做圆周运动的物体运动的快慢呢?
生:
用速度
师:
在直线运动中,我们用速度这个概念来描述物体运动的快慢。
回忆一下,在直线运动中,我们的速度是如何定义的呢?
(速度=位移/时间)。
那么用速度用来描述圆周运动的快慢时,该如何定义呢?
(自主阅读,归纳)阅读提纲
(1)物理意义:
(2)定义:
(3)大小:
(4)方向:
线速度的特点:
矢量性瞬时性
师:
手表秒针上的某点在做圆周运动,它的线速度的变化是怎样的?
生:
线速度大小不变。
匀速圆周运动:
线速度大小不变的圆周运动。
一种最简单的圆周运动。
有时我们将一些圆周运动近似看成匀速圆周运动,如研究天体运动时,把天体的运动看成是匀速圆周运动,从而简化问题。
师:
“匀速圆周运动”中的“匀速”同“匀速直线运动”的“匀速”是一样的含义吗?
生:
归纳,总结:
(1)物理意义:
描述物体沿圆周运动的快慢。
(2)定义:
物体做圆周运动通过的弧长△s和所用时间△t的比值叫做线速度。
(比值定义法)(这里是弧长,而直线运动中是位移)
(3)大小:
v=△l/△t单位:
m/s(s是弧长,非位移)
(4)方向:
在圆周各点的切线上,与圆弧相切
[视频]链球运动;(旋转雨伞,雨滴的飞出方向)
师:
在上一次课上,我们已知道,曲线运动的方向与轨道相切。
也经通过演示实验——砂轮
飞转时边轮摩擦时,飞出的火光的方向也就是线速度的方向。
[画图]当选取的时间△t很小很小时(趋近零),弧长△s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。
线速度具有矢量性,瞬时性。
“匀逮圆周运动”中的“匀速”指的是速度的大小不变,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:
匀速圆周运动是一种变速运动。
[练习]自行车的一部分:
链条和轮轴A、B、C三点的线速度是什么关系?
[结论]当轮子在转动过程中,链条上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等。
相互咬合的两齿轮转动时,边缘上的点的线速度大小是什么样的关系?
应用:
手表中,汽车发动机中
(三)、角速度
“大家谈”:
月球和地球谁跑得快?
众所周知,月亮绕地球运动,地球绕太阳运动,这两个运动都可看成是匀速圆周运动,关于这两个运动的快慢有着两个不同的观点。
请看下面地球和月亮的“对话”。
地球说:
“你怎么走的得这么慢?
我绕太阳运动1s要走29.79km,你绕我运动1s才走1.02km。
”
月球说:
“你可别这么说!
你要用一年时间才绕一个圈子,我28天就走了一圈,一年时间我就能走13圈多,你才慢呢。
”(引发“矛盾”,激发思维)
。
。
。
。
。
。
师:
看来仅有线速度并不能很好的说明物体做圆周运动运动转动的快慢。
怎样描述圆周运动转动的快慢?
我们需要再引入一个物理量——角速度。
给出阅读提纲,学生归纳
(1)物理意义:
(2)定义:
(3)大小:
师补充、总结:
(1)物理意义:
描述物体绕圆心转动的快慢.
(2)定义:
连接运动物体和圆心的半径转过的角度△θ跟所用时间△t的比值,就是物体运动的角速度。
(3)大小:
ω=△θ/△t单位:
rad/s(弧度/秒)
师:
每学习一个新的物理量.要关心它的物理单位是什么.因为物理量单位也反映了该物理量的意义。
线速度的单位是米/秒,国际单位制中,角速度的单位又是什么呢?
[画图]l=θr2π=360π/2=90;π/3=60
师:
现在我们再来看地、月之争,你认为谁的说法正确?
生:
这个问题要从两个方面来考虑。
从线速度的角度看,地球说得对;从角速度的角度看,月球说得对。
师:
说得很好。
线速度和角速度,是比较圆周运动快慢的两个角度。
[练习]
有句诗“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,“坐地日行八万里”是否有物理依据,还是诗人的夸张手法?
请同学们来考察一下(做估算)。
(八万里指4万公里,1公里=2里)
绕赤道一圈是40192km,约4公里,即8万里
(1)估算:
我们现在随地球自转的线速度是多大。
v=403m/s
(四)、线速度、角速度、周期、和转速之间的关系
周期T和转速n
转速n:
物体单位时间转过的圈数,单位:
r/s(在工程技术上使用比较多)
1、线速度与角速度的关系
分析大齿轮上的A点,C点和小齿轮上的B点的线速度、角速度
vA=vB=vCωA=ωC(观察ωB>ωA)
由定义式v=l/tω=θ/tl=θr推导,可得:
v=ωr,ω=
师:
有人根据v=ωr和ω=
,说v与r成正比,ω与r成反比,你认为对吗?
以上题为例:
在齿轮O1上的A、C两点:
ωA=ωC,因为rA>rC,因此,vA>vC,v与r成正比;齿轮O1上的A点和O2上B点:
rA>rB,但是vA=vB,v与r不成正比。
师:
什么条件下,上面的说法是正确了呢?
生:
当v一定时,ω与r成反比;当ω一定时,v与r成正比;当r一定时,ω与v成正比。
2、线速度、角速度与周期、转速的关系
v=
=2πrn,ω=
=2πn
(五)、练习:
已知链轮、飞轮、车轮的半径之比为:
2:
1:
8,A、B、C为轮缘的点:
(1)求B、C两点的线速度之比?
(2)求A、B、C三点的线速度之比?
(3)求A、B两点的角速度之比?
(4)求A、B、C三点的角速度之比
(5)已知车轮半径为40cm,链轮每1s转动一圈,求自行车前进的速度多大?
课后
作业
.完成课后练习与同步作业。
板书
设计
第五节圆周运动
一、描述圆周运动的物理量
1、线速度
(1)物理意义:
描述物体沿圆周运动的快慢。
(2)定义:
物体做圆周运动通过的弧长△s和所用时间△t的比值叫做线速度。
(比值定义法)(这里是弧长,而直线运动中是位移)
(3)大小:
v=△l/△t单位:
m/s(s是弧长,非位移)
(4)方向:
在圆周各点的切线上,与圆弧相切
2、角速度(w)
(1)物理意义:
描述物体绕圆心转动的快慢.
(2)定义:
连接运动物体和圆心的半径转过的角度△θ跟所用时间△t的比值,就是物体运动的角速度。
(3)大小:
ω=△θ/△t单位:
rad/s(弧度/秒)
二、线速度、角速度、周期、和转速之间的关系
1、周期T和转速n
转速n:
物体单位时间转过的圈数,单位:
r/s(在工程技术上使用比较多)
2、线速度与角速度的关系
v=ωr,ω=
3、线速度、角速度与周期、转速的关系
v=
=2πrn,
ω=
=2πn
教学
反思
本设计一包括三部分内容,一是圆周运动的概念和线速度的概念;二是角速度的概念;三是角速度与线速度、周期和转速的关系。
本设计的基本思路是:
以生活生产中常见实例和实验为基础,通过观察对比归纳出圆周运动的特征;以演示实验和客观数据认识对匀速圆周运动快慢的不同描述,通过分析类比,引入线速度与角速度概念;然后根据线速度的定义以及数学知识推导出线速度与角速度关系;根据周期、转速的含定义推导出它们与角速度、线速度的关系式,最后通过对自行车的探索研究,巩固并运用所学知识解决实际问题,感悟物理学在生活、生产等方面的重要作用。
本设计要突出的重点是:
线速度和角速度概念及角速度与线速度的关系。
方法是:
通过对小球两次不同运动的观察分析,引入线速度;设置地月对话的情景,帮助学生明白仅仅用线速度描述圆周运动的快慢是不够的,还需要用与转动有关的物理量来更全面地描述圆周运动的快慢,引入角速度;通过数学推导,得出几个描述的物理量之间的关系。
本设计要突出的难重点是:
线速度的方向和对角速度和线速度的关系式v=ωr的理解。
方法是:
通过,观察做圆周运动的小球沿切线飞出,以及由旋转转盘边缘飞出的红墨水在纸上的径迹分布这两个演示实验,直观显示得出。
在导出角速度和线速度的关系式v=ωr后,结合实例讨论,引导学生认识角速度和线速度的区别与联系。
本设计强调以生活常见实例、实物演示为线索,强调学生的体验和感受,化抽象思维为形象思维,在学习中体会和掌握“建模”、“类比”等物理方法,学生的活动以讨论、交流、实验探究为主,涉及的问题联系生活实际,贴近学生生活,强调对学习价值和意义的感悟。
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