高中物理圓周運動優秀教案及教學設計精品

教材分析

1．教材明確引入了平均和瞬時線速度和角速度的概念，線速度與角速度的關係也不和以往那樣僅限於勻速圓周運動。

2．“轉速”也是歸類於研究一般的圓周運動的概念，只有“週期”這一概念才在勻速圓周運動中提出的，比較嚴謹，規範。

3．關於勻速圓周運動，原教材是先學習向心力，再學習向心加速度；新教材是先學習向心加速度，再學習向心力。更符合學生的認知規律。

4．《圓周運動》是這一章教學的重點，也是學習《向心力向心加速度》這一知識的前提，在這一節中，更能突出速度的矢量性。

5．教材通過實例，先介紹了什麼是圓周運動，教材首先明確要研究圓周運動中的最簡單的情況，勻速圓周運動，接着從描述勻速圓周運動的快慢的角度引入線速度、角速度的概念及週期、頻率、轉速等概念，這是本節的重點。

6．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。

7．教材介紹了轉速的概念，應該要求學生能獨立地由轉速(單位符號r/min)得到週期(單位符號為s)或角速度(單位符號為rad/s)。

8．應該讓學生真正理解，勻速圓周運動的線速度雖然大小不變，但方向時刻在變化，因此，勻速圓周運動是變速運動。

9．這一節概念較多，要通過實驗和列舉實例(包括播放有關視頻)，引導和啟發學生思考、討論、認識現象，建立概念。

學情分析

圓周運動是學生在充分掌握了曲線運動的規律後，接觸到的一個較為複雜的曲線運動，本節內容作為該部分的起始章節，主要向學生介紹圓周運動的幾個基本概念，為後繼的學習打下一個良好的基礎。圓周運動是曲線運動的一種特殊情況，生活中隨處可見，在學習過程中，只要注意觀察和實驗，並結合實際經驗，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的意義及相互關係。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。

教

學

方

法

分

析

及

建

議

1．在教學中，首先應該讓學生了解做圓周運動的物體的共性和個性。展示一些物體的.圓周運動情景，例如，唱片上某點的運動、電風扇葉片上某點的轉動、豎直面內小球的圓周運動等等，要求學生觀察物體運動的軌跡形狀以及物體運動的快慢是否變化。

2．通過生活實例（齒輪轉動或皮帶傳動裝置）或多媒體資料，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週期之別，有必要引入相關的物理量加以描述。

3．學習線速度的概念，可以根據勻速圓周運動的概念（結合課件）引導學生認識弧長與時間的值保持不變的特點，進而引出線速度的大小與方向。應向學生指出線速度就是物體做勻速圓周運動的瞬時速度。

4．學習角速度和週期的概念時，應向學生説明這兩個概念是根據勻速圓周運動的特點和描述運動的需要而引入的，物體做勻速圓周運動時，每通過一段弧長都與轉過一定的圓心角相對應，因而物體沿圓周轉動的快慢也可以用轉過的圓心角與時間t比值來描述，由此引入角速度的概念。又根據勻速圓周運動具有周期性的特點，物體沿圓周轉動的快慢還可以用轉動一圈所用時間的長短來描述，為此引入了週期的概念。講述角速度的概念時，不要求向學生強調角速度的矢量性。在講述概念的同時，要讓學生體會到勻速圓周運動的特點：線速度的大小、角速度、週期和頻率保持不變的圓周運動。

5．在課堂中採用實驗演示、多媒體、電腦動畫模擬輔助手段，幫助學生建立形象直觀的認識，降低難度。結合課件引導學生認識到“線速度、角速度和週期間的關係”這幾個物理量在對圓周運動的描述上雖有所不同，但它們之間是有聯繫的，並引導學生理解它們之間的關係。

新

課

標

要

求

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、理解角速度和週期的概念，會用它們的公式進行計算。

2．理解線速度、角速度、週期之間的關係：v=rω=2πr／T

3．理解勻速圓周運動是變速運動。

過

程

與

方

法

1．聯繫學生日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特徵。

2．通過課堂演示實驗的觀察，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：線速度大小，角速度大小，週期T、轉速n等。

3．運用數學知識推導角速度的單位

4．探究線速度與週期之間的關係，結合，導出。

5．運用極限法理解線速度的瞬時性。

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，培養學生尊重客觀事實、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繫，建立普遍聯繫的觀點。

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、週期等）以及它們相互關係的感性認識。

4．體會應用知識的樂趣。

本

節

要

點

1．什麼是圓周運動？

2．什麼是勻速圓周運動？

3．怎樣描述圓周運動的快慢？

4．V、T、ω之間的關係？

教學

重難

點分

析

重點

線速度、角速度的概念以及它們之間的聯繫線速度、角速度、週期概念的理解，及其相互關係的理解和應用，勻速圓周運動的特點。

難點

理解線速度、角速度的物理意義和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解。

突破

重難

點的

方法

本節學習的一些物理量較抽象，教學中應聯繫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，把抽象的物理量具體形象化，便於學生接受。多用一些學生熟悉的、感興趣的例子説明一些較難説清的問題，如用鐘錶指針針尖的運動快慢來説明為什麼週期越大運動就越慢；風扇轉動時，同一葉片上各點做圓周運動，在相同的時間內轉過和角度相同而經過的弧長不同，這時僅用線速度並不能反映它們運動的快慢，從而有必要引入另一個描述圓周運動快慢的物理量──角速度。

教學流程設計

教師活動

學生活動

引

入

新

課

1．上節課我們學習了拋體運動的規律，請同學們回憶後回答下列問題。

（展示問題）：①什麼叫拋體運動？

②什麼叫做平拋運動？

③平拋運動的特點和規律是什麼？

2．這節課開始我們再來學習一類常見的曲線運動—圓周運動，就是物體的運動軌跡是圓周，這樣的運動是很常見的，同學們能舉幾個例子嗎？

1．回憶舊知識，認真思考，並回答：①以一定的初速度被拋出，在只受重力的情況下做曲線運動叫拋體運動；②初速度方向為水平方向的拋體運動叫做平拋運動；③平拋運動水平和豎直兩個方向上的分運動分別是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，平拋運動的規律：x=v_{0t，y=gt^2/2。}

圓周運動

1．引導學生列舉生活中常見的圓周運動的實例，增強學生的感性認識。電扇、風車等轉動時，上面各個點運動的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運動，小到微觀世界電子繞原子核的運動，都可看做圓周運動，它是一種常見的運動形式。今天我們就來學習這一方面的內容。

2．出示一個大鐘讓學生仔細觀察分針、時針，分針、時針上的點做圓周運動，再播放視頻讓學生感知衞星做圓周運動，而且它們在相等的時間裏通過相等的弧長。

3．引導學生得出勻速圓周運動定義：質點沿圓周運動，如果在相等的時間裏通過的圓弧長度相同??這種運動就叫勻速圓周運動。

4．進一步引導學生概括出質點做圓周運動和勻速圓周運動的特徵。

1．認真聽老師講解，對要學習的內容充滿信心，分小組討論與交流後，紛紛舉例。

2．選出代表發言：轉動的電風扇上各點的運動，時鐘的分針和時針上的點，運動的車輪上的點，地球和各個行星繞太陽的運動等等。

3．仔細觀察鍾和觀看視頻資料，學生感知衞星做圓周運動，而且它們在相等的時間裏通過相等的弧長。

進行新課

線速度

1．待學生舉例後，提出問題：這些作圓周運動的物體，哪些運動得更快？我們應該如何比較它們運動的快慢呢？

2．引導學生討論教材“思考與討論”中的問題，選出代表發表見解。

3．聽取學生的發言，針對學生的不同意見，引導學生過渡到對描述圓周運動快慢的物理量──線速度的學習上來。

4．我們曾經用速度這個概念來描述物體作直線運動時的快慢，那麼我們能否繼續用這個概念來描述圓周運動的快慢呢？如果能，該怎樣定義呢？

5．給出閲讀提綱，學生先歸納。［投影］閲讀提綱：

①線速度的物理意義

②線速度的定義

③線速度的定義式

④線速度的瞬時性

⑤線速度的方向

⑥討論：勻速圓周運動的線速度是不變的嗎？勻速圓周運動的“勻速”同“勻速直線運動”的“勻速”一樣嗎？

6．然後師生互動加深學習。

1．思考並討論：自行車的大齒輪、小齒輪、後輪上各點運動的快慢。

2．在教師的啟發下分析：物體在做勻速圓周運動時，運動的時間t增大幾倍，通過的弧長也增大幾倍，所以對於某一勻速圓周運動而言，s與t的比值越大，物體運動得越快。

3．結合閲讀提綱閲讀課本內容，和同學討論交流。

4．嘗試自己歸納知識點。

師生互動

投影知識點並點評、總結

1．線速度物理意義：描述質點沿圓周運動的快慢，線速度是物體做勻速圓周運動的瞬時速度。

2．線速度定義：質點做圓周運動通過的弧長Δl和所用時間Δt的比值叫做線速度。（比值定義法）

3．線速度大小：v =。單位：m/s（s是弧長，不是位移）

4．當選取的時間Δt很小很小時（趨近零），弧長Δl就等於物體在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．線速度方向：線速度的方向在圓周各點的切線方向上。

6．“勻速圓周運動”中的“勻速”指的速度的大小不變，即速率不變；而“勻速直線運動”的“勻速”指的速度不變是大小方向都不變，二者並不相同。

結論：①線速度是矢量，它既有大小，也有方向。

②勻速圓周運動是一種非勻速運動，因為線速度的方向在時刻改變。

角速度

、

週期和轉速及單位

1．展示正在運動的鐘表：鐘錶的分針與秒針的末端，做圓周運動的半徑大致相同，而在相同的時間內經過的弧長不同，這時就可以用線速度比較它們的快慢。

2．演示轉動的唱片，引導學生觀察：同一半徑上的兩個不同顏色的點：唱片轉動時，同一半徑上的兩點做圓周運動中，在相同的時間內轉過的角度相同而經過的弧長不同，這時用線速度能全面地反映它們運動的快慢嗎？

3．播放皮帶傳動視頻或者演示皮帶傳動實驗，引導學生觀察：皮帶傳動時，大小兩輪子邊緣在相同的時間內經過的弧長相同，即線速度大小相同。但是與此同時，兩輪轉過的角度並不相同，小輪顯然轉得快些。

4．引導學生思考：同一輪子半徑上不同的質點，在相同的時間內轉過的角度相同，轉動的快慢是相同的，但是經過的弧長並不相同，離圓心越遠的質點，運動越快，線速度顯然大些。怎麼解決這一問題呢？

5．給出閲讀提綱，讓學生先歸納，然後師生互動加深學習。

閲讀提綱：①角速度的物理意義

②角速度的定義

③角速度的大小

④角速度主單位

6．討論：有人説，勻速圓周運動是線速度不變的運動，也是角速度不變的運動，這兩種説法正確嗎？為什麼？

7．教材中還提到了描述圓周運動快慢的兩種方法，它們是什麼？單位如何？(前面“觀察與思考”已提過，所以這部分可由學生自己説出並看書完成。)

1．自由發言，在教師的引導得出：引入另一個描述圓周運動快慢的物理量—角速度。

2．仔細觀察並思考問題，養成積極思考問題的習慣。

3．結合閲讀提綱認真閲讀課本內容。

4．閲讀結束後，自己複述老師提出的思考題。

5．嘗試自己歸納知識點。

6．和同學交流討論，彌補自己的不足之出。

7．閲讀教材，完成掌握週期和轉速的概念。

①週期的物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。

②週期的定義：質點沿圓周運動一週所用的時間，用符號T表示。

③週期的單位：S

④轉速物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。

⑤轉速定義：做圓周運動的物體單位時間內轉過的圈數，用符號n表示。

⑥轉速單位：r/s或r/min。

師生互動

投影知識點並點評、總結

1．物理意義：描述質點轉過的圓心角的快慢。

2．定義：在勻速圓周運動中，連接運動質點和圓心的半徑轉過Δθ的角度跟所用時間Δt的比值，就是質點運動的角速度。

3．定義式：ω=

4．圓心角θ的大小可以用弧長和半徑的比值來描述，這個比值是沒有單位的，為了描述問題的方便，我們“給”這個比值一個單位，這就是弧度。弧度不是通常意義上的單位，計算時，不能將弧度帶到算式中。

5．國際單位制中，角速度的單位是弧度每秒（rad／s）

6．第一句話是錯誤的，因為線速度是矢量，勻速圓周運動是線速度大小不變的運動，後一句話是正確的，因為角速度是標量，沒有方向，因此角速度是不變的。

四者的關係

1．既然線速度、角速度、週期和轉速都是用來描述勻速圓周運動快慢的物理量，那麼他們之間有什麼樣的關係呢？

2．引導學生閲讀教材，推導出線速度和角速度的關係。

3．出示課本“討論與交流”，學生自己思考，然後教師組織交流總結。

4．一些學生的錯誤認識及時組織學生進行討論交流，以增強學生對圓周運動的理解。

1．儘可能通過自己的努力思考得出四者的關係。

2．對於線速度、角速度、週期在描述勻速圓周運動快慢時的不同之處要充分發表自己的觀點。

師生共同討論交流

得出線速度、角速度、週期及轉速之間的關係：

1．線速度與週期關係：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個週期內通過的弧長為。）上式表明：只有當半徑相同時，週期小的線速度大，當半徑不同時，週期小的線速度不一定大，所以週期與線速度描述的快慢是不一樣的。

2．角速度與週期關係：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個週期內轉過的角度為。）

3．線速度與角速度關係：

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

4．考慮到轉速則有：

特別強調：式中各物理量單位的統一。

教師啟發誘導分析學生自主完成

基礎訓練

1．腦海裏有一個鐘，請問：秒針的週期是多少？頻率是多少？角速度是多少？分針的週期是多少？頻率是多少？角速度是多少？時針的週期是多少？頻率是多少？角速度是多少？

2．電風扇的半徑是60cm，電風扇每分鐘轉240轉，這電風扇葉片端點每秒鐘走過的路程是多少？電風扇扇葉中點每秒鐘走過的路程是多少？電風扇葉片端點的速度大小是多少？

典型例題

例1．半徑10cm的砂輪，每0．2秒轉一週，砂輪旋轉的角速度多大？砂輪邊沿一點的速度大小為多少？

例2．如圖所示的傳動裝置中，B、C兩輪固定在一起繞同一軸轉動，A、B兩輪用皮帶傳動，三輪半徑關係是r_A＝r_C＝2r_B．若皮帶不打滑，求A、B、C輪邊緣的a、b、c三點的角速度之比和線速度之比。

例3．一把雨傘，圓形傘面的半徑為r，傘面邊緣距地面的高度為h，以角速度ω旋轉這把雨傘，問傘面邊緣上甩出去的水滴落在水平地面上形成的圓的半徑R多大？

總結

教師活動

學生活動

1．引導學生回憶。

2．對學生在本節課中的表現予以表揚。

3．概括總結本節的內容。

4．個別同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然後請同學評價黑板上的小結內容。

1．回憶本節所學的知識內容，並總結本節知識。

2．老師的點評。

3．總結概括本節內容，並把自己這節課的體會寫下來、對比黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什麼地方。