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粤教版高一物理匀速圆周运动教案


粤教版高中物理必修 2 第二章第一节《匀速圆周运动》教案
教学目标: 1. 知道什么是匀速圆周运动及其特点; 2. 掌握线速度、角速度及周期的定义以及它们之间的关系; 3. 会用有关公式求解线速度、角速度及周期大小的简单问题。 4. 体会探究式学习物理新概念的过程与方法。 5. 树立从实际出发的观点,激发学生的兴趣,培养学生刻苦钻研、实事求是的科学态度。 教学器材: 直

径约 80cm 的演示手摇木转盘(由手摇发电机皮带轮改造而成,竖直转盘上画一条半 径,在距圆心不同距离处画四、五个圆,用不同颜色区分) ,学生 2 人一组直径约 40cm 的 手摇转盘(同样在竖直转盘上画一条半径,距圆心不同距离处画四、五个圆,用不同颜色区 分) ,图钉三颗,彩色橡皮小球每组 2 个,教师用手提电脑,投影仪与屏幕,无线鼠标等。 教学过程: 一、复习提问,引入新课——电子板书以下问题: 1.上一章我们学习了抛体运动的规律,请问平抛运动有何特点? 答:平抛运动的加速度等于重力加速度,大小与方向不变,它是一种匀变速曲线运动。 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动, 它是这两种分运动 的合运动。 2.我们研究平抛运动用了什么重要方法? 答:正交分解的方法,运动的分解与合成的方法,在互相垂直的两个方向上分别研究物 体(质点)运动规律的方法。 #电子板书:第二章 第一节 匀速圆周运动 二、进行新课教学 今天我们开始学习一种常见而又十分重要的曲线运动——匀速圆周运动。 问:圆周运动大家都见过,同学们见过哪些圆周运动呢? 答:风扇,车轮,风车,摩天轮,微波炉中的转盘,游乐场中的转盘,收录机中的转盘, 旋转的雨伞,飞机与轮船的螺旋桨…… 问:怎样的圆周运动才是匀速圆周运动呢?“匀速”又怎样定义呢? #进行实验 演示手摇木转盘图钉固定的一个小彩球作匀速圆周运动, 再观看该小球作变速圆周运动 (越来越快,越来越慢,忽快忽慢) 。哪一次的运动才是匀速圆周运动呢?学生分组进行实 验探究。 答: 圆周运动如果是均匀地运动, 那就算是匀速圆周运动。 怎样才算 “均匀地” 运动呢? 应该是: “在相等的时间里质点经过的弧长都相等”的运动才是匀速圆周运动。 例如:匀速转动风扇上某一点的运动,匀速转动雨伞上某一点的运动,微波炉中的转盘 上某一点的运动, 月球绕地球的转动, 地球绕太阳的转动, 行星绕太阳的转动(近似)等等…… #电子板书:一、匀速圆周运动的定义 质点沿圆周运动,如果在相等的时间里经过的圆弧长都相等的运动叫做匀速圆周运动。 #电子板书:二、描述匀速圆周运动快慢的物理量 如图所示,同一转盘上不同半径处的两个质点甲、乙,分 别在不同的圆周上做匀速圆周运动。质点甲在小圆周上从 A 经 B 到 C,且 AB 弧长等于 BC 弧长。质点乙在大圆周上从 P 经 Q 到 M,且 PQ 弧长等于 QM 弧长。我们知道,在同一圆周上,

1

质点通过任意两段相等弧长经历的时间是相等的; 而对于不同圆周上的质点, 相同时间里 (甲 与乙)质点通过的弧长是不相等的。怎样比较它们运动的快慢呢?(板书)显然,大圆上的 质点乙在相同的时间里比小圆上的质点甲通过的弧长更长!这意味着乙运动得更快!怎样 描述它们做匀速圆周运动的快慢呢? 答:用质点做圆周运动的弧长比时间(S/t) 。 这个比值叫线速度,它就是质点做匀速圆周运动各个时刻的瞬时速度。 #电子板书: 1. 线速度定义: v ?

s ,国际单位 m/s,线速度是矢量,其方向沿圆周上该点的切线方向 t

(上图中 VA、VM) 。 问:对于做匀速圆周运动的质点,它的线速度有什么特点呢? 答:它的线速度大小保持不变,但方向时刻在变化。由于这一特点,匀速圆周运动实质 是一种变速曲线运动。其中“匀速”的意思是速度大小不变,即“匀速率”的意思。 问:匀速圆周运动它不同于直线运动,它的运动快慢还有没有其他的描述方法? 要求学生做分组实验进行观察,手摇转盘上同一条半径上的两个质点甲与乙(图钉彩 球) ,甲从 A 运动到 B,又从 B 运动到 C,半径扫过的角度;与乙从 P 运动到 Q,又从 Q 运 动到 M,半径扫过的角度。改变转盘的转速,观察不同转速下同一条半径在相同时间里转 过的角度。 #电子板书:发现:同一条半径上的质点,在相同时间里转过的角度越大,质点转动就越快! 因此,可用质点转过的角度 ? 与所经历的时间 t 之比来表示转动的快慢,这叫做角速度。 #电子板书:2。角速度定义: ?

?

?
t

,国际单位 rad/s(弧度/s) ,角速度也是矢量,方向

在中学不讨论。质点做匀速圆周运动时其角速度矢量是恒定不变的! 问:匀速圆周运动是否还具有重复性,即周期性?如何描述它的周期性? #电子板书:3。周期定义:质点做匀速圆周运动一周所需要的时间,符号 T,国际单位 s。 周期是所有做周期性运动(或变化)的一个重要特征,它可以表示(或描述)周期性运 动的快慢。周期越大,质点转动得越慢!周期是标量,无方向。 例如:时钟的秒针、分针与时针分别做匀速圆周运动,秒针转动得最快,秒针的周期最 小!时针转动得最慢,时针的周期最大!分针的周期居中。 #电子板书:4.频率的定义:单位时间内质点完成匀速圆周运动(或周期性运动变化)的 次数,符号 f,国际单位 Hz。 问:频率与周期都是用来描述匀速圆周运动(或周期性运动变化)快慢的物理量,它们之 间存在什么关系? #电子板书:频率与周期互成倒数关系

f ?

1 T

,它们的单位也互成倒数关系,1Hz=1s-1。

频率越高,说明质点在单位时间内做匀速圆周运动转过的圈数越多,自然转得就越快。 工程技术上还常用转速来表示质点做匀速圆周运动的快慢。 #电子板书:5。转速的定义:一定时间内质点做匀速圆周运动的圈数(或周期性运动变化 的次数) 。符号 n,国际单位是 r/s,即“转/秒” ,或 r/min, “转/分” 。 转速越高,说明质点在一定时间内做匀速圆周运动转过的圈数越多,质点转得就越快。 #电子板书:三、做匀速圆周运动的质点其线速度 v、角速度、周期 T、频率 f 之间的关系

2

布置学生完成上述物理量间关系的推导,巡视检查学生完成情况,并叫两、三人上黑板 演示。

v? f ?

2? R , T 1 , T

??

2? T



v ? ?R ;

? ? 2? f



? ? 2? n (其中 n 为 r/s)

三、课堂形成性练习: 1.质点做匀速圆周运动时,在相等的时间内( ) A.通过的弧长相等 B.位移的变化相等 C.速度的变化相等 D.转过的角度相等 2.对于物体做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( ) A.匀速圆周运动不是匀速运动,因为其轨迹是曲线 B.匀速圆周运动的快慢既可用线速度描述,也可用角速度来描述 C.匀速圆周运动质点其转速与角速度成正比,其周期与角速度成反比 D.做圆周运动质点的速度方向时刻都在改变,因此是变速运动 3. 某柴油机的转速为 n r/min, 其转动轮的直径为 dcm, 则轮缘上一点的线速度为 角速度为 rad/s,转动周期为_________s。 m/s

课后作业: 粤教版高中物理必修 2——P32:1,2,3,4 题

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