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潘华君高中物理名师工作室
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课堂砥砺

圆周运动

作者:张燕  日期: 2023-02-13  点击:
   圆周运动
一、教学目标
    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。
    4、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。
    5、体会应用知识的乐趣.激发学习的兴趣。
二、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。
三、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。
四、课时安排
1课时
五、教学准备
多媒体课件、粉笔、图片。
教学过程:
(一)新课导入
教师活动:邀请两同学来旋转大转盘比一比谁的乒乓球更快?并说明理由?
学生观察、讨论,发表不同意见。学习了今天的内容后再来请同学们判断这两种说法是否都正确。
(二)新课教学
刚才旋转的转盘做什么运动?学生回答圆周运动。
定义:轨迹是圆周的运动。
大到宇宙中地球绕太阳的运动,小到电子绕原子核的运动都可看作是圆周运动。生活中你还知道哪些是圆周运动?
公园里的摩天轮,自行车上的各个转动部分。日常生活和生产实践中做圆周运动的物体可以说是“举不胜举”。同学们所列举的这些做圆周运动物体上的质点,哪些运动得较慢?哪些运动得更快?我们应该如何比较它们运动的快慢呢?下面就请同学们对自行车上的各个转动部分,围绕课本第16页“思考与讨论”中提出的问题,前后每四人一组进行讨论。
交流与讨论
开始讨论时,学生之间有激烈的争论,各人考虑的出发点不一样,思考的角度不同。有人认为小齿轮、后轮上各点运动的快慢一样,因为它们是一起转动的;有人认为大齿轮、小齿轮各点运动的快慢一样,因为它们是用链条连在一起转动的,等等。这时需要老师的引导,你衡量快慢的标准是什么?你从哪个角度去进行比较的?
引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量——线速度的学习上来。
1、线速度
问1: 仔细观察后轮上的这一点,经过一段时间,它在圆周轨道上的位置如何确定?   
问2: 在轮子上各取一个点A、B、C,如何判断哪些点更快?还是一样快?( 转动踏板)
比较物体一在段时间内通过的圆弧长短来表示圆周运动快慢,用什么物理量来描述?如何定义?可提醒学生:直线运动中用速度描述运动快慢
(1)物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢。
(2)定义:质点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)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。
(5)方向;在圆周各点的切线上。
(6)“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。
2、角速度
教师出示课件展示手表指针的转动,提出问题:
根据线速度的定义,请你比较手表指针中点和端点线速度的大小?
同一根指针上不同的点,其线速度大小却不一样,而它们是应该有共同点的。因此这就需要我们去思考:描述圆周运动的快慢,除了用线速度外,还有没有其他方法?
总结:
(1)物理意义:描述质点转过的圆心角的快慢.
(2)定义:在匀速圆周运动中.连接运动质点和圆心的半径转过△θ的角度跟所用时间△t的比值,就是质点运动的角速度.
(3)定义式:ω=△θ/△t
(4)单位:rad/s(弧度每秒)
注::
(1)圆心角θ的大小可以用弧长和半径的比值来描述,这个比值是没有单位的,为了描述问题的方便,我们“给”这个比值一个单位,这就是弧度。弧度不是通常意义上的单位。计算时,不能将弧度带进算式中。
(2)国际单位制中,角速度的单位是弧度/秒(rad/s)。
(3)这一句话是错误的,因为线速度是矢量,其方向在不断变化,匀速圆周运动是线速度大小不变的运动,后一句话是正确的,因为角速度是不变的(如果有学生提出角速度是矢量吗?教师可明确说是矢量,但高中阶段不研究其方向,而不能违背科学说角速度是标量)。
教材中还提到了描述圆周运动快慢的两种方法,它们是什么?单位如何?阅读教材第18页的有关内容,掌握转速和周期的概念。
3、周期
我们把物体转过一圈所用的时间定义为 周期 周期长,说明运动得慢;周期短,说明运动得快所以周期也能描述圆周运动的快慢
4、转速
物体周期短,运动得快,单位时间转的圈数就多,我们就把物体在单位时间内转过的圈数称为转速。转速也能描述圆周运动的快慢。
单位:r/s , r/min
转速在我们实际生活中应用很多,汽车仪表盘、用电器铭牌上等都有,我们可根据转速来判断仪器的工作情况。

5、线速度与角速度的关系
线速度和角速度都能描述圆周运动的快慢,它们之间有何关系呢?下面请同学们依据刚学过的线速度和角速度的概念和定义,推导出线速度和角速度的关系v=rω
点评:通过推导,加深对所学知识的理解,掌握知识间的联系.到此,教师还需引导学生进一步思考;以上都能描述圆周运动快慢的线速度、角速度、转速和周期,除了有以上的联系外,还有没有不同的地方?如果学生通过讨论发现周期这一概念更能突显出圆周运动的周期性和重复性,将使学生对圆周运动有进一步的认识。
板书设计:
第五节   圆周运动
1、描述匀速圆周运动的有关物理量
(1)线速度
1.定义:做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值
2.公式:v=△l/△t单位:m/s(s是弧长.非位移)
3.物理意义:
(2)角速度
1.定义:做圆周运动的物体的半径扫过的角度与所用时间的比值
2.公式:ω=△θ/△t.
3.单位:rad/s
4.物理意义:
(3)转速和周期

2、线速度,角速度、周期间的关系
    v=rω=2πr/T   ω=2π/T