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視頻標簽：圓周運動
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理教科版必修2第二章1.圓周運動_遼寧省 - 葫蘆島
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高中物理教科版必修2第二章 1. 圓周運動_遼寧省 - 葫蘆島
《2.1 圓周運動》教學設計
課題
2.1 圓周運動
課時 1課時
教材 分析
《圓周運動》是這一章教學的重點，之前，學生已經學習了直線運動的相關內容及曲線運動的基本知識，自然界和日常生活中運動軌跡為圓周的許多事物也為學生的認知奠定了感性基礎，為今后進一步學習向心力、向心加速度以及萬有引力的知識打下基礎。
教材通過實例，介紹了什么是圓周運動，首先要研究圓周運動中的最簡單的情況，勻速圓周運動，接著從描述勻速圓周運動的快慢的角度引入線速度、角速度的概念及周期、頻率、轉速等概念，易于學生的理解和接受，更能激發學生探索的興趣，這是本節的重點。勻速圓周運動與我們日常生活、生產、科學研究有著密切的聯系，因此學習這部分有重要的意義。
學情 分析 1、圓周運動是學生在充分掌握了曲線運動的規律后，接觸到的一個較為復雜的曲線運動，在曲線運動的學習中，學生已經知道了曲線運動的速度方向在曲線這一點的切線方向并知道曲線運動是變速運動，此前，學生也已經掌握了直線運動及其快慢描述方法，這些知識都為勻速圓周運動的學習奠定了基礎。
2、圓周運動是曲線運動的一種特殊情況，生活中隨處可見，學生已具備一
定觀察能力和經驗抽象思維能力，并對未知新事物有較強的探究欲望，因此在學習過程中，注意觀察和實驗，并結合實際經驗，很好的理解和掌握圓周運動、勻速圓周運動的概念，重點理解和掌握線速度v、角速度ω、同期T和轉速n的意義及相互關系。 教學
方法
及
建議
1．這一節概念較多，一些物理量較抽象，教學中應聯系各種日常生活中常見的現象，想辦法多做演示實驗以激發學生學習積極性，引導和啟發學生思考、討論、認識現象，建立概念，幫助學生建立形象直觀的認識，降低難度，把抽象的物理量具體形象化，便于學生接受。
2．通過生活實例及多媒體動畫，讓學生切實感受到做圓周運動的物體有運動快慢與轉動快慢及周期之別，有必要引入相關的物理量加以描述。 3．線速度和直線運動中的速度沒有本質的區別，應讓學生理解線速度就是物體做勻速圓周運動的瞬時速度。 4.角速度的概念學生初次接觸，應使學生有確切理解。公式中的φ就應當用弧度做單位來表示，這一點要提示學生注意，這對得出公式是十分重要的。 5.讓學生真正理解勻速圓周運動是一種變速運動。
6.明確線速度和角速度是從不同的角度來描述圓周運動的快慢，線速度描述質點沿圓弧運動的快慢，角速度描述質點繞圓心轉動的快慢。
三維 目標
知 識 與 技 能
1．理解線速度的概念，知道它就是物體做勻速圓周運動的瞬時速度、理解角速度和周期的概念，會用它們的公式進行計算。 2．理解線速度、角速度、周期之間的關系：v=rω=2πr／T 3．理解勻速圓周運動是一種變速運動。
過 程 與 方 法
1．學生聯系日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特征。
2．通過對多媒體動畫的觀察，引導學生歸納總結描述物體做圓周運動快慢的方法，進而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量：線速度，角速度，周期、頻率、轉速。
3．運用極限法理解線速度的瞬時性。
4．探究線速度，角速度，周期、頻率、轉速之間的關系 5．能夠運用勻速圓周運動的有關公式分析和解決有關問題。
情 感 態 度 與 價 值 觀
1．經歷觀察、分析總結、及探究等學習活動，培養學生實事求是的科學態度。
2．通過極限思想和數學知識的應用，體會學科知識間的聯系，建立普遍聯系的觀點。
3．通過親身感悟，使學生獲得對描述圓周運動快慢的物理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關系的感性認識。
4.通過描述勻速圓周運動快慢的教學，認識到針對不同的研究對象應該使用不同的研究方法。
教學 用具
玩具陀螺、打點計時器、圓盤、紙帶、硬紙板、注射器（帶有墨水）等
教學 重難 點
重點
1.線速度、角速度、周期概念的理解，及其相互關系的理解和應用。
2.勻速圓周運動的特點。
難點
1.理解線速度、角速度的物理意義。 2.勻速圓周運動是變速曲線運動的理解。
教學 環節
教學內容 師生互動 設計意圖
引入 新課
新課教學
小時候，同學們玩過各種各樣的玩具，不知這種玩具同學們有沒有玩過呢，哪位同學愿意給大家表演一下？ 學生演示：玩具陀螺 演示：1部分圓周運動 2完整的圓周運動
3豎直面內的圓周運動 4水平面內的圓周運動
教師：同學們注意觀察，陀螺做什么運動？ 學生：圓周運動
教師：像這樣質點的運動軌跡是圓或圓的一部
分的運動叫圓周運動。圓周運動有水平面內的圓周運動和豎直面內的圓周運動，今天我們就來學習有關圓周運動的知識。
圓周運動是一種非常常見的運動形式，生活中，同學們見過哪些物體做圓周運動？
學生：列舉生活中做圓周運動的物體。
多媒體播放視頻：生活中做圓周運動的物體……
教師：在科學研究中，小到電子繞原子核的運動，大到地球繞太陽的運動，常常用圓周運動的規律來研究，那么如何描述圓周運動？
描述圓周運動快慢的物理量 一、線速度
教師：兩個小球都在做圓周運動，同學們注意觀察，它們運動的快慢是否相同？ 學生：不同
教師:那么，如何比較它們做圓周運動的快慢呢?下面同學們以組為單位來討論——用什么方法來比較它們做圓周運動的快慢？ （前后四位同學一組討論交流，教師個別指導） 教師：下面我們來看一下同學們討論的結果。 學生1：相同時間，比較兩個小球兒通過弧長的長短。
學生2：相同時間，比較兩個小球半徑轉過的角度。
學生3：相同時間，比較兩個小球兒轉過的圈
通過演示玩具陀螺的運動，觀察現象，提出概念
由生活中的事例引入，接近
生活，使
學生易于
接受，激
發興趣
通過欣賞
短片激發
學生深層
次的思考
和探究的熱情與積
極性。導入新課。
提出問題，設置懸念，激發學生積極思考
新課教學
一．線速度 1.物理意義：描述質點沿圓周運動的快慢。 2．定義：質點做圓周運動通過的弧長ΔS和所用時間Δt的比
值叫做線速度。（比值定義法） 3．大小：v =ΔS/Δt 4.單位：m/s ΔS是弧長并非位移 4．當選取的時間Δt很小
很小時（趨近零），弧長Δl就等于物體
在t時刻的位移，定義式中的v，就是直線運動中學過的瞬時速度了。 5．方向：線速度的方向是圓周各
點的切線方向上。
數。
學生4：比較兩個小球兒轉一圈所用時間的長短。
學生5……
教師：根據同學們提出的方法，我們可以總結為這樣幾點：
1、比較物體在一段時間內通過的圓弧的長短 2、比較物體在一段時間內半徑轉過的角度 3、比較物體在一段時間內轉過的圈數 4、比較物體轉過一圈所用時間
教師：按照第一種方法，在相同的時間內，比較兩個小球通過弧長的長短，那么如果時間不同，弧長不同，又如何來比較它們做圓周運動的快慢呢？
學生：用弧長與時間的比值來判斷，如果比值大，說明它做圓周運動的越快。
教師：因此在物理學當中我們引入了線速度這個物理量，用它可以描述質點沿圓周運動的快慢
我們把質點做圓周運動，通過的弧長和所用時間的比值定義為線速度。 根據定義，線速度的大小可以表示為：v =ΔS/Δt 國際單位：m/s
在直線運動中，我們學過用速度來描述物體運動的快慢，那么在直線運動中，速度是如何定義的呢？
學生：位移和時間的比值
教師：那么圓周運動的線速度與直線運動的速度有什么不同呢？
老師這兒呢，有一條打好的紙帶，同學們猜測一下牽引紙帶的物體是如何運動的？ 學生：直線運動
教師：那么，是不是只有直線運動的物體才能打出這樣一條紙帶呢？下面我們來做一個實驗，這是一個打點計時器和一個可以轉動的圓盤，圓盤轉動的時候邊緣上的點就做圓周運動，現在老師把紙袋帶固定在圓盤的邊緣上，當圓盤轉動的時候，紙帶被牽引而運動，在這種情況下，紙帶上打出點的情況是怎樣的呢？ （教師和學生共同完成實驗）
教師：我們來看一下紙帶上所打出點的情況，其實呢，剛才的第一條紙袋呢，就是用這套裝置打出來的，紙帶上相鄰兩點間的距離表示什么呢？
培養學生合作意識，語言表達能力、歸納總結能力
通過演示實驗，調動學生積極性，加深對線速度和直線運動的速度的理解
學生：弧長
教師：紙帶上相鄰兩點間的距離不同又說明了什么呢？
學生：相同時間弧長不同
教師：如果牽引紙帶物體做直線運動，那么相鄰兩點之間的距離表示什么呢？ 學生：位移
教師：其實圓周運動的線速度與直線運動的速度沒有本質的區別，只不過為了區別我們下面要學習的角速度這個物理量，因此將圓周運動的速度稱之為線速度。并且線速度定義的方式與直線運動定義速度的方式是完全一樣的，都采用了比值定義法。
教師：在這個公式中，ΔS表示什么含義呢？ 學生：弧長
教師：并不表示位移，但是當Δt很小很小，趨近零時，圓弧AB 與線段AB 幾乎沒有差別，此時ΔS也就是物體由A到B的位移，這里的V 實際上就是我們在直線運動中學過的瞬時速度，現在用它來描述圓周運動，此時的速度即為瞬時線速度，這里應用了極限思想。那么線速度是標量還是矢量呢？ 學生：矢量
教師：線速度的方向如何呢？下面我們通過實驗來研究。（學生分組實驗：研究圓周運動物體的線速度的方向）
實驗操作過程：這是手搖小風扇改裝的，將手搖小風扇的軸穿過卡紙，將圓盤安裝到軸上，在卡紙上畫出圓盤的邊界線，搖動手柄，使圓盤快速的旋轉，將兩到三滴墨水滴到圓盤上，觀察墨滴沿什么方向飛出。
教師：我們來看一下同學們的實驗結果，哪個組愿意展示一下實驗成果？（實物展臺展示某組的實驗成果）
分析：從實驗現象可以看出，墨滴沿切線方向
師生理論探究，培養學生分析問題的能力，
通過探究實驗，學生親自動手，體驗科學探究過程，調動積極性，有利于知識的建構，并在探究中突破重點。
飛出，那么當墨滴沒有飛出時，墨滴做什么運動（圓周運動），所以當墨滴飛出時由于慣性沿切線方向飛出，說明墨滴沒有飛出時，速度方向也應該是切線方向。
播放視頻：砂輪打磨下來的熾熱的微粒沿切線方向飛出
教師： （1）砂輪打磨下來的熾熱的微粒沿切線方向飛出 （2）水滴也會沿傘邊緣的切線方向飛出
圓周運動的線速度的方向就是圓周上某點的切
線方向
二．勻速圓周運動1.定義：物體沿著圓周運動，并且線速度的大小處處相等，這種運動叫做勻速圓周運動。
2.勻速圓周運動是一種變速曲線運動。
線速度的大小不變，而方向時刻改變，勻速圓周運動也叫勻速率圓周運動。
三..角速度 1．物理意義：描述質點繞圓心轉動的快慢。
2．定義：圓周運動的質點所在的半徑轉過的角度 Δθ和所用時間Δt的比值叫做角速度。
3．公式：ω=Δθ/Δt 4．單位：國際單位制中，角速度的單位是弧度每秒（rad／s） 說明：勻速圓周運動是角速度不變的運動！
二．勻速圓周運動
教師：如果物體沿著圓周運動，并且線速度的大小處處相等，這種運動叫做勻速圓周運動。 問題：勻速圓周運動中的“勻速”是指速度不變嗎？它與勻速直線運動中的“勻速”含義一樣嗎？
學生：勻速圓周運動中的勻速，指的是線速度的大小不變；而勻速直線運動中的勻速指的是速度的大小和方向都不變。
教師：所以說，勻速圓周運動是一種變速曲線運動，。變速的含義是線速度的方向，時刻在發生著變化。勻速，僅指的是線速度的大小不變。或者說速率不變。因此，勻速圓周運動也可以說是勻速率圓周運動。
三..角速度
教師：比較物體做圓周運動的快慢也可以角速度物理量描述。用它來描述圓周運動的質點繞圓心轉動的快慢。我們把質點所在的半徑繞轉過的角度和所用時間的比值定義為角速度。 角速度的大小可以表示為ω=Δθ/Δt，角速度的單位由角的單位和時間的單位來決定。在國際單位制中，時間的單位是秒，提到角的單位，同學們自然就想到了度，那么在國際單位制中角的單位是什么呢？
（教師推導角的國際單位。從而得出角速度的單位）
教師:由于弧長和半徑的國際單位都是米，在計算的時候消掉了，因此為了表達方便，我們給角一個單位。用弧度來表示，因此，角速度的國際單位是弧度每秒。
師生共同分析，消除前概念
通過講解角速度單位的由來，學生體會物理量關系確定的同時，單位關系也由此確定
四.周期、頻率、轉速 1.周期：物體運動一周所用的時間 符號：T 單位：S 2.頻率：物體在單位時間所轉過的圈數
符號：f 單位：Hz或s-1
3.轉速：物體在單位時間所轉過的圈數
符號：n 單位：r/s或r/min 4.周期、頻率、轉速都能描述物體做圓周運動的快慢 。
說明：勻速圓周運動是周期、頻率、轉速都不變的運動！
四.周期、頻率、轉速
教師：除了用線速度和角速度描述圓周運動的快慢，那么還可以用周期，頻率和轉速來描述圓周運動的快慢。
我們把做圓周運動的物體轉過一周，所用時間叫做周期。符號,單位s
把單位時間內轉過的圈數定義為頻率。符號f。單位Hz或s-1
頻率越高，表明物體做圓周運動的愉快
在技術中常用轉速來描述圓周運動的快慢。把物體單位時間內轉過的圈數定義為轉速。符號n,單位r/s或r/min
轉速越大，表明物體運動的越快。這三個物理量都可以用來描述圓周運動的快慢.
例如：做圓周運動的物體，轉一圈兒，用了0.2秒。周期就是0.2秒，那么一秒轉多少圈呢？ 學生：5圈，頻率為5赫茲，轉速是5r/。通過分析，我們可以知道。轉速和頻率沒有區別。周期和頻率之間的關系是互為倒數。
由于做勻速圓周運動的物體轉一圈的時間都一樣。所以勻速圓周運動是一種周期，頻率，轉速都不變的運動
教師：這是汽車儀表表盤的一張圖片，從圖片上我們會知道哪些信息？
學生：汽車速度的大小以及轉速
教師：通過單位，我們就能判斷出它所表示的物理量。轉速在實際中有一定的應用，發電機、電動機轉動的快慢就是用轉速來表示的。轉速也是計算機硬盤和光驅性能的重要的指標。
通過舉例，確定分析問題的方法，確立物理量間的關系，準確理解
五．描述圓周運動的幾個物理量間的關系
1.線速度與角速度關系：
討論：
①當v一定時，與r成反比
②當一定時及v與r成正比
③當r一定時，v與成正比
六.常見的傳動裝置:
1.同軸轉動： 同軸轉動輪上各點的角速度、周期相等，線速度與圓周半徑成正比 2.皮帶傳動、齒輪傳動 同一傳動各輪邊緣上點的線速度相等，角速度與半徑成反
五．描述圓周運動的幾個物理量間的關系 教師：我們一共學習了幾個物理量？ 學生：5個
教師：這些物理量都是用來描述圓周運動快慢的，那么它們之間有什么關系呢？
我們先來研究線速度與角速度之間的關系： （學生自主探究，推導線速度與角速度之間的關系，教師巡回指導學生分析推導過程） 教師：有沒有和陳名楷同學的推導方法不一樣的？
（實物投影另一學生的推導方法）
教師：我們得到線速度和角速度之間的關系，V=r w 。那么能不能說線速度與半徑成正比，角速度與半徑成反比呢？ 學生：不能
教師：那如何來表述呢？ 學生：
當r 一定時，V 與w 成正比 當w 一定時，V 與r 成正比 當V 一定時，w 與r 成反比
教師：這是線速度和角速度之間的關系，那么線速度與其他物理量之間的關系，以及角速度和其他物理量之間的關系又是怎樣的呢？ （學生推導描述我圓周運動快慢的各物理量之間的關系，教師個別指導學生分析，并回答學生在分析過程中的問題）
六.常見的傳動裝置: 教師：在生活中，我們會經常看見這樣的裝置： 1、同軸轉動
這是可以轉動的輪，當輪轉動的時候，A 、B 兩點相同的物理量是什么呢？ 學生：角速度相等
學生自主探究，培養學生獨立思考、解決問題的能力
啟發引導學生對實際問題分析，培養分析問題能力，達到學以致用，學有所得
比
因為相同的時間它們轉過的角度相同，因此它們線速度的大小與半徑成正比。 2、皮帶傳動、齒輪傳動
還有皮帶傳動和齒輪傳動，輪邊緣處的點相同的物理量又是什么呢？
學生：線速度的大小
教師：小齒輪順時針轉動，那么大齒輪的傳動方向如何？
學生：逆時針方向
教師：我們來分析這道問題，當A輪順時針傳動的時候，那么B輪和C輪的傳動方向如何呢？A輪和C輪上的點線速度什么關系？
學生：B輪逆時針方向傳動 C輪順時針方向傳動
A輪和C輪上的點線速度大小相等
教師：自行車是一種常用的交通工具，我們來分析一下自行車上有哪些傳動機構。
培養學生利用知識分析、解決問題，提高學生應用知識的能力。
A
B
C
課后小結： 1、圓周運動的概念
2、描述圓周運動的幾個物理量及其關系
3、勻速圓周運動的特點及性質
(1)線速度大小不變,方向時刻變化,是變速運動 (2)速率、角速度、周期、頻率、轉速都不變
4、常見的傳動裝置: 同軸轉動、皮帶傳動、齒輪傳動
教師：鏈輪、飛輪、后輪，其中鏈輪和飛輪通過鏈條傳動，兩輪邊緣點的線速度大小相等，飛輪和后輪是同軸轉動，兩者的角速度相等，我們可以建立這樣的物理模型，
能更直觀地反映出它們之間的關系，那么，自行車行駛的速度與后輪邊緣點的線速度的大小是什么關系呢？） 學生：相等
教師：因此只要我們計算出后輪邊緣點的線速度，也就知道了自行車行駛的速度。
（學生總結本節課的內容）
（1）什么是圓周運動。
（2）描述圓周運動快慢的幾個物理量，線速度，角速度，周期，頻率和轉速，以及這些物理量之間的關系。
（3）什么是勻速圓周運動，勻速圓周運動的是線速度的大小、角速度、周期、頻率、轉速都不變的運動，是一種變速曲線運動。
（4）常見的兩種傳動裝置，同軸傳動皮帶或齒輪傳動。
學生明確本節課的主要內容，知識系統化 培養學生總結歸納能力，語言表達能力
布置作業
板書設計 教學反思
1、預習2.3的內容 2、題單中的練習
2.1 圓周運動
描述圓周運快慢的物理量 線速度v =ΔS/Δt
角速度 ω=Δθ/Δt
周期 T
頻率 f
轉速 n
本節課概念較多，一些物理量較抽象，教學中為了避免學生學習乏味，聯系各種日常生活中常見的現象，想辦法設計了演示實驗和學生分組實驗，采用小組合作探究的方式，利用多媒體課件，創設物理情境，以激發學生學習積極性，引導和啟發學生思考、討論、認識現象，建立概念，幫助學生建立形象直觀的認識，降低難度，把抽象的物理量具體形象化，便于學生接受。
整個教學過程實現了學生地位、教師角色、教學模式的轉變，學生由被動的知識接受者轉變為主動參與的學習主體，通過本節課的教學達到“學生自己發現規律，得出結論，問題由學生自主解決”的目的。
視頻來源：優質課網 www.m.fsyixinda.com
