2020-2021學(xué)年高中物理 第五章 1 曲線運(yùn)動(dòng)教案 新人教版必修2

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第五章 1 曲線運(yùn)動(dòng)教案 新人教版必修22020-2021學(xué)年高中物理 第五章 1 曲線運(yùn)動(dòng)教案 新人教版必修2年級(jí)：姓名：- 11 -曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo) 核心素養(yǎng)物理觀念：知道什么是圓周運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng) 及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)物理觀念：理解線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等概念并會(huì)定量計(jì)算科學(xué)思維：掌握線速度、角速度與周期之間的關(guān)系并會(huì)解決問題科學(xué)思維：掌握常見傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.勻速圓周運(yùn)動(dòng) 及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)2.線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等概念及定量計(jì)算3. 線速度、角速度與周期之間的關(guān)系及常見傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)1. 線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等概念及定量計(jì)算2. 線速度

2、、角速度與周期之間的關(guān)系及常見傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)高考考點(diǎn)課 型新授教 具教 法教 學(xué) 過 程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)復(fù)習(xí)引入：1為什么有的物體做直線運(yùn)動(dòng)，有的物體做曲線運(yùn)動(dòng)。2平拋運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)？ 在日常生活中我們經(jīng)常會(huì)見到另外一種運(yùn)動(dòng)：圓周運(yùn)動(dòng)。它有哪些性質(zhì)呢？本章我們就來探索圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及這些規(guī)律在生活和科技中的應(yīng)用。一、圓周運(yùn)動(dòng)觀察游樂場(chǎng)摩天輪、鐘表指針的尖端、電風(fēng)扇葉片上的某一點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓。1定義：運(yùn)動(dòng)軌跡為圓周或一段圓弧的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，是一種常見的曲線運(yùn)動(dòng)。閱讀課本p22內(nèi)容，回答相關(guān)問題。1.什么是曲線運(yùn)動(dòng)2.舉例3.怎樣描述？教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)

3、生活動(dòng)預(yù)設(shè)二、圓周運(yùn)動(dòng)的描述（如何去描述圓周運(yùn)動(dòng)呢？）以自行車為例研究做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。如下圖：abc問題1：當(dāng)自行車在行駛時(shí)，圖中abc三點(diǎn)是做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？學(xué)生討論后答：不是，a、b、c三點(diǎn)相對(duì)于地面做的不是圓周運(yùn)動(dòng)，但如果以自行車架為參考系，則a、b、c三點(diǎn)做的是圓周運(yùn)動(dòng)。問題2：如果以自行車架為參考系，abc三點(diǎn)哪個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得更快些呢？教師點(diǎn)評(píng)：1通過剛才的討論，我們并沒有得到統(tǒng)一的結(jié)論。那究竟是誰錯(cuò)了呢？對(duì)于a、b兩點(diǎn)，有的同學(xué)認(rèn)為a、b兩點(diǎn)是一同轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以它們的運(yùn)動(dòng)快慢應(yīng)該是一樣的；但有的同學(xué)認(rèn)為，雖然它們是一同轉(zhuǎn)動(dòng)的，但相同的時(shí)間內(nèi)它們走過路程卻不一樣，所以a、b兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)

4、快慢是不一樣的。2對(duì)于b、c兩點(diǎn)，有的同學(xué)認(rèn)為b、c兩點(diǎn)是用鏈子連在一起的，相同的時(shí)間內(nèi)它們的路程相等，所以b、c兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)快慢一樣；其他一些同學(xué)則認(rèn)為雖然相等的時(shí)間內(nèi)路程相等，但相等的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度卻不一樣，所以它們的運(yùn)動(dòng)快慢是不一樣的。問題3：為什么同一個(gè)問題會(huì)有不同的結(jié)論呢？而且各自的理由都很充分。學(xué)生討論得：好像是我們衡量的標(biāo)準(zhǔn)不同，對(duì)于ab的運(yùn)動(dòng)，如果從角度方面考慮，ab的運(yùn)動(dòng)就是一樣的，如果從轉(zhuǎn)過的路程方面來閱讀課本p23上部問題內(nèi)容，回答相關(guān)問題學(xué)生討論，因?yàn)閰⒄諛?biāo)準(zhǔn)不同，所以沒有統(tǒng)一答案。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)考慮，ab的運(yùn)動(dòng)就不一樣了。教師總結(jié)：要完整地描述物體的

5、圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，僅僅從角度方面或僅僅從路程方面來考慮都是不全面的，必須綜合以上兩個(gè)方面共同考慮。下面我們先考慮如何從路程方面來研究圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。因?yàn)槲矬w做圓周運(yùn)動(dòng)的路程就對(duì)應(yīng)于圓上的弧長(zhǎng)，所以我們需要研究的就是弧長(zhǎng)隨時(shí)間的變化快慢。如上圖中的ab兩點(diǎn)，雖然它們相等的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，但它們轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)卻不相同，為了描述ab在運(yùn)動(dòng)過程中弧長(zhǎng)變化快慢的不同，物理學(xué)中引入一個(gè)量來描述它。這個(gè)量叫做“線速度”，用符號(hào)v表示。1線速度我們是從兩個(gè)方面考慮物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，為了區(qū)分，我們把從弧長(zhǎng)方面考慮得到的速度叫做“線速度”，把從角度方面考慮得到的速度叫做“角速度”。定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體某段時(shí)

6、間內(nèi)的弧長(zhǎng)與該段時(shí)間的比值叫做線速度。定義式： 物理意義：描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量單位：米每秒 符號(hào)：m/s線速度也有平均線速度與瞬時(shí)線速度之分。如果時(shí)間間隔t取得很小很小，那得到的平均線速度就可以代表瞬時(shí)線速度。abc甲乙問題：在這里為什么不用速度這個(gè)概念來描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，反而引入一個(gè)新的物理量線速度呢？舉例說明：分別用線速度和速度來描述這個(gè)運(yùn)動(dòng)的快慢，如右圖，兩物體同時(shí)從a點(diǎn)出發(fā)，沿順時(shí)針做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t，甲到了b點(diǎn)，乙到c點(diǎn)，均未走完一圈，則：學(xué)生區(qū)分兩種不同的描述方式，一種從轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)，一種從轉(zhuǎn)過的角度。注意強(qiáng)調(diào)：線速度是相對(duì)圓心的速度。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活

7、動(dòng)預(yù)設(shè)甲乙誰的平均線速度大？甲乙結(jié)論：用平均速度無法準(zhǔn)確描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)快慢。辨析：瞬時(shí)線速度大小與瞬時(shí)速度大小的關(guān)系瞬時(shí)線速度是t0時(shí) 的極限值。瞬時(shí)速度是t0時(shí) 的極限值。通過作圖我們可以看到，當(dāng)時(shí)間t越小時(shí)，弧長(zhǎng)與位移（弦長(zhǎng)）的大小差距越小。當(dāng)t足夠小時(shí)，它們的大小幾乎沒有差別。所以當(dāng)t0時(shí)，瞬時(shí)線速度的大小與瞬時(shí)速度的大小相等結(jié)論：瞬時(shí)線速度的大小與瞬時(shí)速度的大小相等方向線速度是矢量，方向是圓上該點(diǎn)的切線方向。問題：自行車圖中的bc兩點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兪怯面溩舆B起來的，相同的時(shí)間內(nèi)弧長(zhǎng)相等，即線速度大小相等。那它們是完全一樣的圓周運(yùn)動(dòng)嗎？學(xué)生思考后答：不是。教師分析原因：雖然它們相

8、等的時(shí)間內(nèi)弧長(zhǎng)相等，但相等的時(shí)間內(nèi)它們轉(zhuǎn)過的角度卻不一樣。所以我們還得從角度方面來考慮圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。為了描述bc在運(yùn)動(dòng)過程中角度變化快慢的不同，物理學(xué)中引入一個(gè)量來描述它。我們把這個(gè)量叫做“角速度”，用符號(hào)表示。2角速度定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體某段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角與該段時(shí)間的比值叫做角速度。定義式： 物理意義：描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量通過做圖讓學(xué)生體會(huì)二者之間的關(guān)系。學(xué)生再次閱讀課本p23圖6.1-1，體會(huì)當(dāng)t0時(shí)ab兩點(diǎn)重合，割線變成了切線，得出線速度方向教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)單位：rad/s或 s-1弧度的定義：那弧度是個(gè)怎樣的單位呢？我們知道，同樣半徑的圓，圓心角越大

9、，它所對(duì)的圓弧的弧長(zhǎng)就越大，二者成正比。，因此可以用弧長(zhǎng)與半徑的比值表示角的大小。公式從表達(dá)式分析的單位，為了表達(dá)的方便，把弧長(zhǎng)與半徑的比值常數(shù)與普通常數(shù)區(qū)分開來，我們給一個(gè)單位“弧度”，用符號(hào)rad表示。問題：那弧度與我們平時(shí)熟知的角度是如何換算的呢？比如180對(duì)應(yīng)的弧度是多少呢？注意：弧度不是通常意義上的單位，單位計(jì)算時(shí)，不要把“rad”帶到公式中計(jì)算，弧度的真實(shí)單位是1，角速度的真實(shí)單位是。方向: 四指繞著轉(zhuǎn)動(dòng)方向抓，大拇指指向就是角速度方向。（角速度方向與轉(zhuǎn)向有關(guān)，轉(zhuǎn)向不變，角速度方向就不變）3周期物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，每隔一段時(shí)間就要重復(fù)一次原來的運(yùn)動(dòng)，我們把這樣的運(yùn)動(dòng)稱為周期性運(yùn)動(dòng)。同

10、學(xué)們能不能舉出一些日常生活中常見的周期性運(yùn)動(dòng)。學(xué)生舉例：在周期性運(yùn)動(dòng)中每完成一次周期性運(yùn)動(dòng)所需要的時(shí)間叫做周期t。如地球自轉(zhuǎn)周期是一天，公轉(zhuǎn)周期是一年。定義：周期性運(yùn)動(dòng)每重復(fù)一次所需要的時(shí)間叫做周期t。單位：秒 s4頻率：頻率描述周期性運(yùn)動(dòng)還常用到頻率的概念。定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)周期性運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。用f表示學(xué)生閱讀課本p24中部?jī)?nèi)容，體會(huì)角速度單位的定義方法學(xué)生分析：圓的周長(zhǎng)公式為，所對(duì)應(yīng)的圓心角是360，所以由 得出角度對(duì)應(yīng)的弧度。依次類推教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)與周期的關(guān)系： 單位：s-15、轉(zhuǎn)速技術(shù)中常用轉(zhuǎn)速來描述轉(zhuǎn)動(dòng)物體上質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。定義：轉(zhuǎn)速是指物體單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，

11、用符號(hào)n表示。常用單位：轉(zhuǎn)每秒 r/s 轉(zhuǎn)每分 r/min注意：轉(zhuǎn)速不是國(guó)際單位制單位，運(yùn)算時(shí)往往要把它們換算成弧度每秒。 三、勻速圓周運(yùn)動(dòng)教師分析：你知道什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎？你能分別用線速度和角速度來描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)嗎？1定義：線速度大小不變（或角速度不變）的圓周運(yùn)動(dòng)問題：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)嗎？總結(jié)：不是?！皠蛩佟敝傅氖莿蛩俾剩淳€速度大小不變。線速度方向一直在變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。2運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。理解：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng)形式。但由于現(xiàn)實(shí)中許多物體的運(yùn)動(dòng)接近這種運(yùn)動(dòng)，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)這種模型又具有一定的實(shí)際意義。一般圓周運(yùn)動(dòng)，也可以取一段較短的時(shí)間(或弧長(zhǎng))看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng).四、各物理量間的關(guān)系1.線速度與角速度的關(guān)系：2線速度與t的關(guān)系、角速度與t的關(guān)系：學(xué)生思考回答：勻速圓周運(yùn)動(dòng)就是指物體均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，線速度處處大小相等，角速度不變。明確變量和不變量（t、f、n不變，轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)刻變）引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)注意適用條件（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)3線速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系、角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 例1、分析下面兩個(gè)圖中abc三點(diǎn)的關(guān)系。abcabc例2關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（ac）a任意相等時(shí)間內(nèi)物體通過的路程相等。b任意相等時(shí)間內(nèi)物體通過的位移相等c任意相等時(shí)間內(nèi)物體半徑