匀速圆周运动-教学设计

一、教学内容分析

“匀速圆周运动”选自人教版高中《物理》第一册第五章第4节。在此之前，学生已经学习了直线运动的相关内容，和曲线运动的基本知识，自然界和日常生活中运动轨迹为圆周的许多事物也为学生的认知奠定了感性基础，本节课主要是帮助学生在原有的感性基础上建立匀速圆周运动的几个概念，为今后进一步学习向心力、向心加速度以及万有引力的知识打下基础。

此外，匀速圆周运动与我们日常生活、生产、科学研究有着密切的联系，因此学习这部分有重要的意义。

二、学习情况分析

本节内容是继学生学习平抛运动后，又一种变速曲线运动。在曲线运动的学习中，学生已经知道了曲线运动的速度方向在曲线这一点的切线方向并知道曲线运动是变速运动，此前，学生也已经掌握了直线运动及其快慢描述方法。这些知识都为匀速圆周运动的学习奠定了基础。此外，高一学生已具备一定观察能力和经验抽象思维能力，并对未知新事物有较强的探究欲望。

三、设计思想

“匀速圆周运动”是以概念教学为主的一节课，对物理概念的理解和认识是教学要达到的目标之一，也是教学的出发点。物理是一门培养和发展人的思维的重要学科，因此，在教学中，不仅要使学生“知其然”而且要使学生“知其所以然”。为了体现以学生发展为本，遵循学生的认知规律，体现循序渐进与启发式的教学原则，我在整节课的教学设计中，以建构主义理论为指导，辅以多媒体手段，采用情景教学法和引导式教学法，结合师生共同讨论、归纳，以“情境产生问题”，注重知识的形成过程，针对“什么是匀速圆周运动”以及“匀速圆周运动快慢的描述”展开探究活动，在问题交流讨论中发展学生观点，最终形成对概念的理解。

四、教学目标

知识目标

1、知道匀速圆周运动的概念； 2、理解线速度、角速度和周期；

3、理解线速度、角速度和周期三者之间的关系。 能力目标

能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决实际问题。 情感目标

具有协作意识和探究精神，并在活动中感受学习物理的乐趣。

五、教学重点和难点

重点

1、线速度、角速度和周期；

2、线速度、角速度和周期三者之间的关系。

难点

对匀速圆周运动是变速运动的理解。

六、 教学准备

1、视频剪接（由4个片段剪接而成，片段1： 风力发电机； 片段2： 水流星； 片段3：旋转木马； 片段4：驴子拉磨） 2、动画模拟（flash） 3、PPT教学演示课件 4、计算机 投影仪

七、 教学过程设计

附表

教学环节 教师活动 【创设情景】播放生活中几种常见的运动画面，如风力发电机、水流星、旋转木马、驴子拉磨。 【学生】运动轨迹都为圆周 学生活动 观察、思考 设计思想 从生活情景中构建物理情景，在激发学生学习兴趣的同时，引 环节一 生 活 实例 引 入 新课 圆周运动 问题1你看到的几种运动有什么共同特点？ 问题2日常生活中还有哪些这样的【学生】钟表、唱导学生从生片、风车、风扇、运动？ 活走向物理，摩天轮等。 【教师归纳】 在物理学中把轨迹为并形成圆周圆周的运动统称圆周运动，今天我运动概念。 们学习最简单的圆周运动——匀速圆周运动。 匀 速 圆 周 通过动画模拟，化“直”1 蜗牛在直线上匀速爬行 观察、分析、思考 为“曲”，抓住本质，类比2 把直线围成一个圆，蜗牛仍以相 匀速直线运等的速率在圆周上爬行 动在相等时【创设情景】动画模拟 运 动 概 念 问题1蜗牛在直线上爬行有什么特点？ 【学生】相等时间内爬过位移相等 相等时间问题2直线围成一个圆后，蜗牛沿【学生】爬过的弧长相等 圆周爬行有什么特点？ 【教师归纳】质点沿圆周运动，如果相等的时间里通过的圆弧长度相等，这样的运动就叫匀速圆周运动。 【创设情景】动画模拟：两个物 合作探究 建构新知 间通过位移相等，得出匀速圆周运动在相等时间通过的弧长相等， 有利于学生对匀速圆周运动概念的理解。 通过学生自环节二 线 速 度 观察 体都做匀速圆周运动，但快慢不同。 【教师设疑】既然做匀速圆周运动的物体，有的快有的慢，怎样描述匀速圆周运动的快慢呢？ 【创设情景】动画模拟 甲、乙两蜗牛沿圆周运动，相同时间甲爬过2cm的弧长，乙爬过1cm的弧长。 【教师提问】哪只蜗牛爬的更快？为什么？ 【启发思考】直线运动中，我们是怎样描述物体运动快慢的？类比速度，该怎样描述匀速圆周运动的快慢？ 【教师讲述】线速度：线速度是描述质点做匀速圆周运动的瞬时速度，用来描述质点运动的快慢和方向。 己发现匀速圆周运动有快有慢，进一 思考 步激起学生探究如何描述圆周运动快慢的兴趣，在此基础上创设问题情境，调动学生的积极性，让学生主动学习，进一步探究线速度。 【学生讨论】甲蜗牛爬得快，因为在相等时间里它爬过的弧长更长。 【学生讨论】直线运动中我们用单位时间内通过的位移大小来描述物体运动快慢；单位时间内物体通过的弧长长度大小可以描述匀速圆周运动的快慢。 【学生讨论】理解 ①物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢。 ②定义：质点通过的弧长s跟通过这段弧长所用时间t的比值。 思考：从定义可以看出线速度的计算公式吗？ ③大小：v＝s比值定义法，得到 t， 环节二 合作探究 建构新知 ④单位：m/s。 【教师设问】我们已经学习过曲线运动中质点在某一点的速度方向是曲线在这一点的切线方向，那么圆周运动作为一种特殊的曲线运动，它的线速度方向又是怎样的呢？ ⑤方向：该点的切线方向（垂直于半径）。 sv＝为计算线 t 速度大小的公式， 并依据弧长的国 际单位是m，时间 t的国际单位是 s，推出线速度的 国际单位是m/s。 【学生讨论】圆周 运动的线速度方 向就在圆周该点 的切线方向上。 【学生讨论】匀速 圆周运动的线速 的，因为线速度有大小也有方向，大小不变，但方向始终在变化。 以问题为载体，引导学生积极思考，建立新旧知识的联系，帮助学生实现知识的意义建构。 【教师设问】匀速圆周运动的线速度不是恒定不变度是恒定不变的吗？为什么？ 【教师追问】匀速圆周运动中的“匀速”，和匀速直线运动中的“匀速”，他们之间有什么不同？ 【结论】匀速圆周运动是一种变速曲线运动。 【学生讨论】匀速圆周运动中的“匀速”指的速度的大小不变，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。 角 速 度 【创设情景】动画模拟 甲、乙物体沿圆周运动，相同时间甲经过S1的弧长，乙经过S2的弧长。 问题 1 哪个小球比较快？ 观察、分析 【学生】弧长越创设情境在激发学生兴趣的同时，帮助学生自己探究得出角速度的相关知识。 问题 2 它们运动的弧长S1和S2所对长，对应的圆心角应的圆心角大小有什么关系？ 越大，运动也越快。 问题3你认为描述匀速圆周运动快【猜想】可以用转慢还有别的方法吗？ 【教师归纳】可以用相等的时间里半径扫过的角度大小比较匀速圆周运动的快慢： 角速度 ①物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢。 ②定义：质点所在半径转过的角度过的圆心角大小描述匀速圆周运动快慢。 【学生】掌握角速度的物理意义，理解计算角速度大小的方法，角速度的单位。掌握 180°＝πrad 合作探环究 节 二 建构新知 跟所用时间t的比值。 思考：从定义可以得出角速度的计算公式吗？ ③大小：ω=/t ④单位：rad/s。 【说明】对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度ω是恒定的。 【课件模拟】 ① 皮带传动 ①靠皮带传送的 两轮不打滑时，轮边缘上的点的线速度相等，因为在相等时间内边缘 上各点走过的弧长相等；共轴转动的点与圆心的连 ② 齿轮传动 线在相等时间内转过相同的角度，所以同一轮上各点角速度相同。 ②齿轮传动时，接 【教师提问】靠皮带传送的两轮不打滑时，轮边缘上的点的线速度大小有什么关系？同一轮上各点角速度有什么关系？齿轮两轮又如何？ 【教师归纳】 触点处速度大小、方向都相同，因此轮缘上各个点线速度大小相等，同一轮上各点的角①同一转盘上各点的角速度相同。 速度相等。 合作探环究 节 二 建构新知 ②同一皮带轮缘上各点的线速度大小相等。 周 期 、 频 率 和 转 速 的快慢。 ⑤转速：时间内转过的圈数，用符号n表示。单位为r/s或r/min。 【说明】转速在日常生活中很常用，当n的单位取r/s时，n在数值上与f相等。 ②频率：周期的倒数。单位为赫兹（Hz）或1/s，符号为f。 ③二者关系：f=1 ①周期：质点沿圆周运动一周所用的时间。单位为s，符号T。 母表示？单位如何？ 【师生互动】投影知识点并点评 【教师提问】教材中还提到了描述圆周快慢的其他方法，他们是什么？各有什么物理意义？用什么字【学生活动】 ①阅读课本内容 ②尝试归纳知识点 ③交流讨论，查缺补漏 通过学生间的交流、归纳、总结，培养学生的协作能力和处理信息、推理、归纳的能力，提高学生综合素质。 T④物理意义：描述物体做圆周运动 V ω T 三 者 之 【过渡】既然线速度、角速度、周 学生合作、交流、 期都是用来描述匀速圆周运动快慢 探究 的物理量，那么他们之间有什么样 通过教师提的关系呢？ ① V=s/t=2πr/T 问点拨，活化【创设情景】小球沿半径为r的圆/t 学生思维方周匀速转动，转动一周的时间为T，② ω=式，培养学生间 的 关 系 求小球的线速度和角速度？ =2π/T 处理和运用信息解决问题的综合素质。 v=ωr 【讨论】v=ωr （运用控制变量法） 【教师活动】投影知识点并点评 f=1/T V=2πr/T =2πrf ω=2π/T =2πf v=ωr 1）v一定时，ω与r成反比 2）ω一定时，v与r成正比 3）r一定时，v与ω成正比 巩固练习 环 节内三 化知识 课 堂 练 习 一个大轮通过皮带带动小轮转动，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，交流、讨论、分析 培养学生的 则vQ:vP:vS=________ ωQ:ωP:ωS=__________ 观察能力，分析归纳能力。 一 概念 质点沿圆周运动，如果在相等的小 结 时间里通过的圆弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。 二 描述圆周运动快慢的物理量 1．线速度 公式：V=s/t 单位：m/s 方向：圆周该点的切线方向 有效帮助学生梳理本节课的知识和内容 匀速圆周运动是匀速率圆周运动。 2．角速度： 公式：ω=/t单位：rad／s 3．周期、频率和转速 三 线速度，角速度、周期间的关系 V=2πr/T =2πrf ω=2π/T =2πf v=ωr 环 节 四 课外探究 提升能力 课 后 作 业 1、练习四（2）（3）（5） 引导学生从物理回到生活，培养学生运用所学物理知识解决实际问题的能力。 2、探究活动 观察一辆变速自行车的变速器,它能变几挡速度？变速的原理是什么？

八、教学流程图

符号说明：

媒体的类型和媒体的内容

教学内容和教师的活动

学生进行的活动

课堂教学过程开始和结束的符号

开始 视频 生活中常见的几种运动 分析讨论：视频中四种运动轨迹都为圆周 归纳：轨迹为圆周的运动统称圆周运动 Flash 1 蜗牛在直线和圆周上匀速率爬行 讨论并得出：直线上相等时间爬过相等位移， 圆周上相等时间爬过相等弧长。 归纳匀速圆周运动概念 Flash 2 两个快慢不同的小球做匀速圆周运动 怎么描述匀速圆周运动的快慢呢？

观察类比 探究线速度 猜想分析 得出角速度 提问点拨 阅读自学周期、频率和转速 讨论并得出线速度、角速度，周期三者关系 课堂练习 布置作业，课外探究 结 束 九、板书设计