资源简介

第六章 圆周运动
第1节 圆周运动
教学内容分析
《圆周运动》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修2模块中“曲线运动与万有引力定律”主题下的内容，课程标准要求为：“会用线速度、角速度、周期描述匀速圆周运动”。学生应通过观察、实验建立匀速圆周运动模型，理解角速度、线速度、周期等描述匀速圆周运动的物理量.
圆周运动与日常生产、生活紧密相连，学好圆周运动的知识，不仅为解释生活中的现象和解决相关问题奠定了基础，也为下一章学习万有引力定律打下知识基础。
学情分析
学生学完必修一的内容，掌握运动的描述方法，需要建立速度概念，知道速度是矢量，通过对速度、加速度概念的学习对比值定义物理量有较深的理解，这些有利于学生类比掌握线速度和角速度概念.学生生活中经常看见做圆周运动的物体，对学生形成圆周运动的准确概念有很大帮助，需将物体视为质点，轨迹为圆周或一段圆弧，物体做圆周运动.学生在数学课程中已掌握弧长的计算公式，数学知识的储备让学生能够推导线速度和角速度、半径的关系.
教学目标
1.学生认识圆周运动、匀速圆周运动的特点，了解描述圆周运动快慢的基本思路，了解转速和周期的意义.
2.学生能理解线速度的物理意义，知道匀速圆周运动中线速度的方向.
3.学生能理解角速度的物理意义，掌握线速度和角速度的关系.
4.学生能够在具体的情境中确定线速度和角速度.
教学重难点
教学重点：线速度、角速度、周期的概念及引入过程以及之间的关系
教学难点：理解线速度、角速度的物理意义及引入的必要性
教学方法：讲授法、实验演示、启发式教学
教学过程
导入新课
生活中经常用到钟表，仔细观察时针、分针、秒针的运动，它们的运动有何共同特点？时针针尖、分针针尖、秒针针尖运动形成的轨迹是什么形状？
(针尖形成的轨迹是圆周)
物体运动时轨迹是圆周或者是一段圆弧，物体的运动称为圆周运动.圆周运动是一种常见的运动形式。如何研究运动呢？研究物体的运动，通常关心物体运动的快慢.对做直线运动的物体，我们用单位时间内的位移描述物体运动的快慢.对圆周运动，如何描述运动的快慢？
新课教学
线速度
演示实验 圆盘绕轴转动
在圆盘边缘标记A、B两点，且A点到转轴的距离大于B点到转轴的距离.转动圆盘，观察AB两点的运动情况.
问题1：哪个点运动得快？
问题2：你是如何作出上述判断的？
质点做圆周运动，相同时间内质点运动轨迹形成的弧长越大，质点运动得越快，可用弧长?s与时间?t 的比值表征运动得快慢.
线速度：做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值.
公式：
单位：m/s
说明：物体做圆周运动，并且线速度大小处处相等，这种运动叫匀速圆周运动.
提出问题：①描述圆周运动，需要的是平均速度还是瞬时速度？
②定义式中得到的是什么速度？
③线速度是矢量，方向如何确定？
④匀速圆周运动，线速度变化吗？
分析总结：线速度是瞬时速度，当时间趋于零时，弧长和弦长相等，线速度即是物体的速度，为和角速度区分，叫做线速度.线速度的方向始终沿切线方向，即和半径垂直，匀速圆周运动速度方向变化，速度发生变化，匀速圆周运动是变速运动，“匀速”指速率不变.
角速度
情境：展示链条传动的动态图片
问题1：链条长度不变，两个齿轮边缘的线速度大小相等吗？
（链条长度不变，两齿轮边缘线速度大小一定相等）
问题2：两个齿轮转动快慢相同吗?
问题3：哪个齿轮转动得更快？
问题4：你是如何得出上述结论的？
思考与讨论：两质点A、B做匀速圆周运动，半径相同。相同时间轨迹圆弧对应的圆心角分别为α和β，且α<β.哪个质点转动得更快？如何描述转动得快慢？
分析：相同时间内，转动轨迹对应的圆心角越大，质点转动得越快.
归纳总结：
角速度： 单位：rad/s s-1
物理意义：描述质点做圆周运动转动得快慢，在数值上等于单位时间内转过的圆心角.
周期T：匀速转动一周的时间 单位：s
转速n：单位时间内转过的圈数 单位：r/s r/min
问题：角速度ω与周期T有什么关系？
线速度与角速度的关系
问题：链条传动时，线速度相等，齿轮半径大的，角速度小。线速度与角速度、半径有什么关系？
质点做圆周运动时间为?t，轨迹弧长为?s，半径为r，弧长对应的圆心角为?θ.弧长?s=r?θ，同时除以时间，得，根据线速度和角速度含义，可知v=ωr.
课堂练习1 如图所示,圆环以直径AB为轴匀速转动,圆环半径为0.5m,周期为4s.求环上P点和Q点的角速度和线速度大小.
课堂练习2 某个走时准确的时钟，分针与时针由转动轴到针尖的长度之比是1.4：1.
(1)求分针与时针的角速度之比是多少？
(2)分针针尖与时针针尖的线速度之比是多少？
板书设计
§ 6.1 圆周运动
线速度
(1)定义 (2) (3)方向：与半径垂直 (4)单位：m/s
匀速圆周运动：线速度大小处处相等.
2.角速度
(1)定义： (2) (3)rad/s 或s-1
周期T： 单位：s 转速n r/s r/min
3.线速度与角速度关系
v=ωr
教学反思
本节采取教师引导下学生自主学习的方式，要求学生多体验，多思考，通过学生自主思考自主建构新概念，得出线速度和角速度的定义，结合数学知识推导线速度和角速度的关系，注重对概念意义的理解，从而掌握各概念间的关系.教学时对概念的教学占用时间较多，课后需要布置典型的题目让学生通过练习进一步巩固、理解所学概念。

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