高中物理圆周运动教案设计(精选5篇)
时间：2023-11-22
时间：2023-11-22
1、知识与技能
(1)认识匀速圆周运动的概念，理解线速度的概念，知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度;理解角速度和周期的概念，会用它们的公式进行计算;
(2)理解线速度、角速度、周期之间的关系：v=rω=2πr/T;
(3)理解匀速圆周运动是变速运动。
2、过程与方法
(1)运用极限法理解线速度的瞬时性，掌握运用圆周运动的特点如何去分析有关问题;
(2)体会有了线速度后，为什么还要引入角速度。运用数学知识推导角速度的单位。
3、情感、态度与价值观
(1)通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点;
(2)体会应用知识的乐趣。激发学习的兴趣。
教学重难点
教学重点：线速度、角速度、周期的概念及引入的过程，掌握它们之间的联系。
教学难点：理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性。
新课导入
建议在我们周围，与圆周运动有关的事物比比皆是，像机械钟表的指针、齿轮、电风扇的叶片、收音机的旋钮、汽车的车轮……在转动时，其上的每一点都在做圆周运动.你即使坐着不动，其实也在随着地球的自转做圆周运动。
地球绕太阳公转的速度为每秒29.79km，公转一周所用时间为1年，月亮绕地球运转速度为每秒1.02km，运转一周所用时间为27.3天，有人说月亮比地球运动得快，有人说月亮比地球运动得慢，你怎样认为呢?
一、描述圆周运动的物理量
探究交流
打篮球的同学可能玩过转篮球，让篮球在指尖旋转，展示自己的球技，如图5-4-1所示.若篮球正绕指尖所在的竖直轴旋转，那么篮球上不同高度的各点的角速度相同吗?线速度相同吗?
【提示】篮球上各点的角速度是相同的，但由于不同高度的各点转动时的圆心、半径不同，由v=ωr可知不同高度的各点的线速度不同。
1.基本知识
(1)圆周运动
物体沿着圆周的运动，它的运动轨迹为圆，圆周运动为曲线运动，故一定是变速运动。
(2)描述圆周运动的物理量比较
2.思考判断
(1)做圆周运动的物体，其速度一定是变化的。(√)
(2)角速度是标量，它没有方向。(×)
(3)圆周运动线速度公式v=Δt(Δs)中的Δs表示位移。(×)
二、匀速圆周运动
探究交流
如图所示，若钟表的指针都做匀速圆周运动，秒针和分针的周期各是多少?角速度之比是多少?
【提示】秒针的周期T秒=1min=60s，
分针的周期T分=1h=3600s.
1.基本知识
(1)定义：线速度大小处处相等的圆周运动.
(2)特点
①线速度大小不变，方向不断变化，是一种变速运动.
②角速度不变.
③转速、周期不变.
2.思考判断
(1)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的弧长相等。(√)
(2)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的位移相同。(×)
(3)匀速圆周运动是一种匀速运动。(×)
三、描述圆周运动的物理量间的关系
【问题导思】
1.描述圆周运动快慢的各物理量意义是否相同?
2.怎样理解各物理量间的关系式?
3.试推导各物理量间的关系式.
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教学目标：
一、知识目标：
1、知道什么是匀速圆周运动
2、理解什么是线速度、角速度和周期
3、理解线速度、角速度和周期之间的关系
二、能力目标：
能够匀速圆周运动的有关公式分析和解决有关问题。再学习过程中能用信息技术手段为物理学习服务。使抽象的事物形象化;理性的知识感性化;复杂的概念，简单化。
三、德育目标：
通过描述匀速圆周运动快慢的教学，使学生了解对于同一个问题可以从不同的侧面进行研究，认识事物的复杂性，多面性。
教学重点：
1、理解线速度、角速度和周期
2、什么是匀速圆周运动
3、线速度、角速度及周期之间的关系
教学难点：
对匀速圆周运动是变速运动的理解
教学方法：
讲授、推理归纳法、讨论，通过师生互动，生生互动，让学生主动的去探究知识，激发学习的兴趣和主动性。
教学步骤：
为了达成上述教学目标，充分发挥学生的主体作用，最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性，对一些主要教学环节，有以下构想：
一、导入新课
(1)物体的运动轨迹是圆周，这样的运动是很常见的，同学们能举几个例子吗?(例：转动的电风扇上各点的运动，地球和各个行星绕太阳的运动等)
(2)今天我们就来学习最简单的圆周运动匀速圆周运动
二、新课教学
1、匀速圆周运动
(1)用通过放录像让学生感知卫星做圆周运动，在相等的时间里通过相等的弧长。
(2)并出示定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同这种运动就叫匀速圆周运动。
2、描述匀速圆周运动快慢的物理量
(1)线速度
a：分析：物体在做匀速圆周运动时，运动的时间t增大几倍，通过的’弧长也增大几倍，所以对于某一匀速圆周运动而言，s与t的比值越大，物体运动得越快。
b：线速度
1)线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。
2)线速度是矢量，它既有大小，也有方向。
3)线速度的大小
4)线速度的方向在圆周各点的切线方向上
5)讨论：匀速圆周运动的线速度是不变的吗?
6)得到：匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。
(2)角速度
a：学生阅读课文有关内容
b：出示阅读思考题
1)角速度是表示的物理量
2)角速度等于和的比值
3)角速度的单位是
c：说明：对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度是恒定的
d：强调角速度单位的写法rad/s
(3)周期、频率和转速
a：学生阅读课文有关内容
b：出示阅读思考题：
1)叫周期，叫频率;叫转速
2)它们分别用什么字母表示?
3)它们的单位分别是什么?
c：阅读结束后，学生自己复述上边思考题。
(4)线速度、角速度、周期之间的关系
a：过渡：既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么他们之间有什么样的关系呢?
b：用出示思考题
一物体做半径为r的匀速圆周运动
1)它运动一周所用的时间叫_____，用T表示。它在周期T内转过的弧长为，由此可知它的线速度为________。
2)一个周期T内转过的角度为_______，物体的角速度为________。
c：通过思考题总结得到：
d：讨论
1)当v一定时，与r成反比
2)当一定时及v与r成正比
3)当r一定时，v与成正比
(二)例题讨论(用课件出示)
三、分组探究
利用网络资源探究“神州飞船”，把学生大体分成两组，各组先在网络上查找资料，为了降低学生上网查询的难度，我利用校园网设计一个专题栏目，把网上有关神州飞船的资料集中到这个专题网页中，让学生在有限的时间里获得更充分的信息，然后由各组选派代表展示各自的研究成果，学生在这样的活动中锻炼了口头语言表达能力，提高自己的信息素养和科学素养，养成敏锐的获取信息的能力和追求证据的科学态度，这正是我们物理教育所致力追求的。
教材分析
1.教材明确引入了平均和瞬时线速度和角速度的概念，线速度与角速度的关系也不和以往那样仅限于匀速圆周运动。
2.转速也是归类于研究一般的圆周运动的概念，只有周期这一概念才在匀速圆周运动中提出的，比较严谨，规范。
3.关于匀速圆周运动，原教材是先学习向心力，再学习向心加速度;新教材是先学习向心加速度，再学习向心力。更符合学生的认知规律。
4.《圆周运动》是这一章教学的重点，也是学习《向心力向心加速度》这一知识的前提，在这一节中，更能突出速度的矢量。
5.教材通过实例，先介绍了什么是圆周运动，教材首先明确要研究圆周运动中的最简单的情况，匀速圆周运动，接着从描述匀速圆周运动的快慢的角度引入线速度、角速度的概念及周期、频率、转速等概念，这是本节的重点。
6.角速度的概念学生初次接触，应使学生有确切理解。公式中的就应当用弧度做单位来表示，这一点要提示学生注意，这对得出公式是十分重要的。
7.教材介绍了转速的概念，应该要求学生能地由转速(单位符号r/min)得到周期(单位符号为s)或角速度(单位符号为rad/s)。
8.应该让学生真正理解，匀速圆周运动的线速度虽然大小不变，但方向时刻在变化，因此，匀速圆周运动是变速运动。
9.这一节概念较多，要通过实验和列举实例(包括播放有关视频)，引导和启发学生思考、讨论、认识现象，建立概念。
学情分析
圆周运动是学生在充分掌握了曲线运动的规律后，接触到的一个较为复杂的曲线运动，本节内容作为该部分的起始章节，主要向学生介绍圆周运动的几个基本概念，为后继的学习打下一个良好的基础。圆周运动是曲线运动的一种特殊情况，生活中随处可见，在学习过程中，只要注意观察和实验，并结合实际经验，很好的理解和掌握圆周运动、匀速圆周运动的概念，重点理解和掌握线速度v、角速度、同期t和转速n的意义及相互关系。明确线速度和角速度是从不同的角度来描述圆周运动的快慢，线速度描述质点沿圆弧运动的快慢，角速度描述质点绕圆心转动的快慢。
教学方法分析及建议
1.在教学中，首先应该让学生了解做圆周运动的物体的共和个。展示一些物体的圆周运动情景，例如，唱片上某点的运动、电风扇叶片上某点的转动、竖直面内小球的圆周运动等等，要求学生观察物体运动的轨迹形状以及物体运动的快慢是否变化。
2.通过生活实例(齿轮转动或皮带传动装置)或多媒体资料，让学生切实感受到做圆周运动的物体有运动快慢与转动快慢及周期之别，有必要引入相关的物理量加以描述。
3.学习线速度的概念，可以根据匀速圆周运动的概念(结合课件)引导学生认识弧长与时间的值保持不变的特点，进而引出线速度的大小与方向。应向学生指出线速度就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。
4.学习角速度和周期的概念时，应向学生说明这两个概念是根据匀速圆周运动的特点和描述运动的需要而引入的，物体做匀速圆周运动时，每通过一段弧长都与转过一定的圆心角相对应，因而物体沿圆周转动的快慢也可以用转过的圆心角与时间t比值来描述，由此引入角速度的概念。又根据匀速圆周运动具有周期的特点，物体沿圆周转动的快慢还可以用转动一圈所用时间的长短来描述，为此引入了周期的概念。讲述角速度的概念时，不要求向学生强调角速度的矢量。在讲述概念的同时，要让学生体会到匀速圆周运动的特点：线速度的大小、角速度、周期和频率保持不变的圆周运动。
5.在课堂中采用实验演示、多媒体、电脑动画模拟辅助手段，帮助学生建立形象直观的认识，降低难度。结合课件引导学生认识到线速度、角速度和周期间的关系这几个物理量在对圆周运动的描述上虽有所不同，但它们之间是有联系的，并引导学生理解它们之间的关系。
教学目标
知识目标
1、认识匀速圆周运动的概念.
2、理解线速度、角速度和周期的概念，掌握这几个物理量之间的关系并会进行计算.
能力目标
培养学生建立模型的能力及分析综合能力.
情感目标
激发学生学习兴趣，培养学生积极参与的意识.
教学建议
教材分析
教材首先明确要研究圆周运动中的最简单的情况，匀速圆周运动，接着从描述匀速圆周运动的快慢的角度引入线速度、角速度的概念及周期、频率、转速等概念，最后推导出线速度、角速度、周期间的关系，中间有一个思考与讨论做为铺垫.
教法建议
关于线速度、角速度、周期等概念的教学建议是：通过生活实例(齿轮转动或皮带传动装置)或多媒体资料，让学生切实感受到做圆周运动的物体有运动快慢与转动快慢及周期之别，有必要引入相关的物理量加以描述.学习线速度的概念，可以根据匀速圆周运动的概念(结合课件)引导学生认识弧长与时间比值保持不变的特点，进而引出线速度的大小与方向.同时应向学生指出线速度就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度.学习角速度和周期的概念时，应向学生说明这两个概念是根据匀速圆周运动的特点和描述运动的需要而引入的.即物体做匀速圆周运动时，每通过一段弧长都与转过一定的圆心角相对应，因而物体沿圆周转动的快慢也可以用转过的圆心角与时间t比值来描述，由此引入角速度的概念.又根据匀速圆周运动具有周期性的特点，物体沿圆周转动的快慢还可以用转动一圈所用时间的长短来描述，为此引入了周期的概念.讲述角速度的概念时，不要求向学生强调角速度的矢量性.在讲述概念的同时，要让学生体会到匀速圆周运动的特点：线速度的大小、角速度、周期和频率保持不变的圆周运动.
关于“线速度、角速度和周期间的关系”的教学建议是：结合课件引导学生认识到这几个物理量在对圆周运动的描述上虽有所不同，但它们之间是有联系的，并引导学生从如下思路理解它们之间的关系：
教学设计方案
匀速圆周运动
教学重点：线速度、角速度、周期的概念
教学难点：各量之间的关系及其应用
主要设计：
一、描述匀速圆周运动的有关物理量.
(一)让学生举一些物体做圆周运动的实例.
(二)展示课件1、齿轮传动装置
课件2、皮带传动装置
为引入概念提供感性认识，引起思考和讨论
(三)展示课件3：质点做匀速圆周运动
可暂停.可读出运行的时间，对应的弧长，转过的圆心角，进而给出线速度、角速度、周期、频率、转速等概念.
二、线速度、角速度、周期间的关系：
(一)重新展示课件
1、齿轮传动装置.让学生体会到有些不同的点线速度大小相同，但角速度、周期不同，有些不同的点角速度、周期相同，但线速度大小不同;进而此导同学去分析它们之间的关系：
探究活动
观察与测量：请研究一下自行车飞轮与中轴轮盘通过链条的连接关系：测量一下各自的半径，并思考验证两轮的角速度关系，边缘点的线速度大小关系;有条件的话研究一下“变速自行车”的变速原理.
一、教材分析
本节内容选自人教版物理必修2第五章第4节。本节主要介绍了圆周运动的线速度和角速度的概念及两者的关系;学生前面已经学习了曲线运动，抛体运动以及平抛运动的规律，为本节课的学习做了很好的铺垫;而本节课作为对特殊曲线运动的进一步深入学习，也为以后继续学习向心力、向心加速度和生活中的圆周运动物理打下很好的基础，在教材中有着承上启下的作用;因此，学好本节课具有重要的意义。本节课是从运动学的角度来研究匀速圆周运动，围绕着如何描述匀速圆周运动的快慢展开，通过探究理清各个物理量的相互关系，并使学生能在具体的问题中加以应用。
(过渡句)知道了教材特点，我们再来了解一下学生特点。也就是我说课的第二部分：学情分析。
二、学情分析
学生虽然已经具备了较为完备的直线运动的知识和曲线运动的初步知识，并学会了用比值定义法描述匀速直线运动的快慢，尽管如此，但由于匀速圆周运动的特殊性和复杂性以及学生认知水平的差异，本节课的内容对学生来讲仍然是一个不小的台阶。
(过渡句)基于以上的教材特点和学生特点，我制定了如下的教学目标，力图把传授知识、渗透学习方法以及培养兴趣和能力有机的融合在一起，达到最好的教学效果。
三、教学目标
【知识与技能】
知道描述圆周运动快慢的两个物理量——线速度、角速度，会推导二者之间的关系。
【过程与方法】
通过对传动模型的应用，对线速度、角速度之间的关系有更加深入的了解，提高分析能力和抽象思维能力。
【情感态度与价值观】
在思考中体会物理学科严谨的逻辑关系，提高分析归纳能力，养成严谨科学的学习习惯。
(过渡句)基于这样的教学目标，要上好一堂课，还要明确分析教学的重难点。
四、教学重难点
【重点】
线速度、角速度的概念。
【难点】
1.二者关系的推导过程;
2.对匀速圆周运动是变速运动的理解。
(过渡句)说完了教学重难点，下面我将着重谈谈本堂课的教学过程。
五、教学过程
首先是导入环节：
在这个环节中，我将展示生活中的一些运动，如摩天轮、脱水桶等，引导学生找相似点：运动轨迹是一些圆，从而引出，这种轨迹为圆周的运动叫做圆周运动——引出课题。
接下来，我会顺势让学生再例举生活中的圆周运动，然后提出问题，直线运动我们用单位时间内的位移来描述物体的运动快慢，那么对于圆周运动又如何描述它们的运动快慢呢?
【意图：这个问题我采用类比的方式去提问，一方面让学生回顾前面学过的直线运动，另一方面让学生带着问题去思考二者的不同，有效的启发了学生的思维，很顺利的过渡到了接下来要讲的线速度和角速度。】
学习线速度的概念时，我会用flash配合实物电风扇的页片，让学生观察当用手缓慢拨动页片转动时，页片上分别标记的红、蓝两种与圆心距离不等的点的运动情况，哪个快那个慢。学生可以讨论发现相同的时间里，通过的弧长长的点运动得快。于是我们就可以用二者的比值来表示线速度的大小，而且我会引导学生去发现，当时间t足够小的时候，所对于的弧长也非常短，接近于圆弧上的一个点，因此线速度是瞬时速度，它的方向也就是在圆周各点的切线方向。另外还需让学生讨论交流“匀速圆周运动”中“匀速”的含义。【意图：这是本堂课的一个难点，学生很容于将这里的匀速理解为速度不变。所以在这里我会再次强调速度的矢量性，它既有大小也有方向，这里的“匀速”其实是指“匀速率”，线速度大小不变，但是线速度的方向在时刻改变。】
接下来在学习角速度的概念时，应向学生说明这个概念是根据匀速圆周运动的特点和描述运动的需要而引入的，即物体做匀速圆周运动时，每通过一段弧长都与转过一定的圆心角相对应，因而物体沿圆周转动的快慢也可以用转过的圆心角与时间比值来描述，由此引入角速度的概念。但是在讲述角速度的概念时，不需要向学生强调角速度的矢量性。因为这个会在大学学习刚体力学的时候才学，需要用右手螺旋定则确定。
明确了两个概念之后，本堂课的一大重点就解决了，而依据教学目标，以及学生在学习过程和实际操作中暴露出的问题，如何去推导线速度、角速度之间的数学关系又是本堂课的又一难点。在这里我将带领学生去回顾数学中的表达式，然后让学生自己动手推导。
接下来在巩固提升环节，我将让学生观察自行车传动结构示意图中的大齿轮、小齿轮、后轮三个部分的转动，分析A、B、C三个点线速度、角速度的关系。【意图：这是高中阶段比较典型额皮带传动问题，关键是要让学生明确两种情况下v和ω的关系：同轴、共线，在此基础上可以再提升难度：当三个轮子一起转的时候，又如何比较快慢，这样问题的设置层层深入，有梯度性，也符合学生的认知规律】
最后是小结作业环节，我将提出如下问题：除了线速度、角速度，还有一些可以用来描述快慢的物理量，如周期T、频率f，他们之间的关系又如何?可以让学生自己尝试推导这些物理量之间的关系。
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