原创教案《鲁科版高中物理必修2匀速圆周运动快慢的描述》

第1节匀速圆周运动快慢的描述三维目标一、知识与技能1.知道什么是匀速圆周运动；2.理解什么是线速度、角速度和周期；3.理解线速度、角速度和周期之间的关系.二、过程与方法1.能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决有关问题；2.培养学生建立模型的能力及分析综合能力；3.渗透科学方法的教育.三、情感态度与价值观通过描述匀速圆周运动快慢的教学，使学生了解对于同一个问题可以从不同的侧面进行研究.教学重点1.理解线速度、角速度和周期；2.什么是匀速圆周运动；3.线速度、角速度及周期之间的关系.教学难点对匀速圆周运动是变速运动的理解，各量之间的关系及其应用.教具准备投影仪、投影片、多媒体、转台、小伞.课时安排1课时教学过程导入新课物体的运动轨迹是圆周，这样的运动是很常见的，同学们能举几个例子吗？（例：冰上芭蕾运动员表演时在冰上留下一个个圆圈；游乐场中坐在空中转椅上的游客都在沿圆周运动；转动的电风扇上各点的运动；地球和各个行星绕太阳的运动等）今天我们就来学习最简单的圆周运动——匀速圆周运动.推进新课一、匀速圆周运动1.用多媒体投影一个质点做圆周运动，在相等的时间里通过相等的弧长.2.课件展示定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同——这种运动就叫匀速圆周运动.3.举例：通过放录像让学生感知：一个电风扇转动时，其上各点所做的运动，地球和各个行星绕太阳的运动，都认为是匀速圆周运动.4.实验：通过调节电风扇调速开关，每次风扇都做圆周运动，但快慢不同，过渡引入下一问题.二、描述匀速圆周运动快慢的物理量1.线速度物体在相等的时间里通过的圆弧长相等，如机械钟表针尖的运动.思考：匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性.用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢？a：分析：物体在做匀速圆周运动时，运动的时间t增大几倍，通过的弧长也增大几倍，所以对于某一匀速圆周运动而言，s与t的比值越大，物体运动得越快.b：线速度：物体做匀速圆周运动的弧长与时间的比值.①线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度.②线速度是矢量，它既有大小，又有方向.演示：水淋在小伞上，同时摇动转台.观察：水滴沿切线方向飞出.思考：说明什么？【合作探究】飞出的水滴在离开伞的瞬间，由于惯性要保持原来的速度方向，因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向.线速度的大小：v线速度m/ss→弧长→mt→时间→s线速度的方向：在圆周各点的切线方向上.③讨论：匀速圆周运动的线速度是不变的吗？结论：匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变.2.角速度a：学生阅读课文有关内容.b：出示阅读思考题：①角速度是表示____________的物理量.②角速度等于____________和____________的比值.③角速度的单位是____________.c：说明：对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度ω是恒定的.d：强调角速度单位的写法rad/s.3.周期、频率和转速a：学生阅读课文有关内容b：出示阅读思考题：①____________叫周期，____________叫频率，____________叫转速.②它们分别用什么字母表示？③它们的单位分别是什么？阅读结束后，学生自己复述上边思考题.4.线速度、角速度、周期之间的关系a：过渡：既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么它们之间有什么样的关系呢？b：用投影片出示思考题一物体做半径为r的匀速圆周运动①它运动一周所用的时间叫____________，用T表示.它在周期T内转过的弧长为____________，由此可知它的线速度为_________.②一个周期T内转过的角度为_________，物体的角速度为_________.c：通过思考题总结得到：d：讨论v=ωr①当v一定时，ω与r成反比；②当ω一定时，v与r成正比；③当r一定时，v与ω成正比.多媒体课件展示：三个量之间的关系思考：物体做匀速圆周运动时，v、ω、T是否改变？(ω、T不变，v大小不变、方向变)讲述：匀速周周运动是匀速率圆周运动的简称，它是一种变速运动.三、实例分析（用投影片出示）【例题剖析1】分析下图中，A、B两点的线速度有什么关系？【教师精讲】主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中，皮带（链条）上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等.【例题剖析2】分析下列情况下，轮上各点的角速度有什么关系？【教师精讲】同一轮上各点的角速度相同.【例题剖析3】如下图所示为皮带传动装置，主动轴O1上有两个半径分别为R和r的轮，O2上的轮半径为r′，已知R=2r，，设皮带不打滑，问:ωA∶ωB＝?ωB∶ωC＝?vA∶vB＝?vA∶vC＝?【教师精讲】A、B同轴，故ωA∶ωB＝1∶1因B与C用皮带传动，所以vA∶vB＝1∶1vB＝ωBRvC＝ωCr′.【例题剖析4】一汽车发动机的曲柄每分钟转2400周，求：（1）曲柄转动的周期与角速度；（2）距转轴r=m点的线速度.解析：（1）由于曲柄每秒钟转周，周期T为s；而每转一周为2πrad，因此曲柄转动的角速度ω=rad/s=251rad/s；（2）已知r=m，因此这一点的线速度v=ωr=251×m/s=m/s.由上可知匀速转动物体的角速度与周期之间的关系是.四、巩固训练1.做匀速圆周运动的物体线速度的___________不变，___________时刻在变，所以线速度是___________（填“恒量”或“变量”），所以在匀速圆周运动中，匀速的含义是___________.2.对于做匀速圆周运动的物体，哪些物理量是一定的？3.某电钟上秒针、分针、时针的长度比为d1∶d2∶d3＝3∶2∶1，求：（1）秒针、分针、时针尖端的线速度之比；（2）秒针、分针、时针转动的角速度之比.4.一个圆环，以竖直直径AB为轴匀速转动，如图所示，则环上M、N两点的线速度的大小之比vM∶vN＝___________；角速度之比ωM∶ωN＝___________；周期之比TM∶TN＝___________.5.如图所示，转轴O1上固定有两个半径分别为R和r的轮，用皮带传动O2轮，O2的轮半径是r′，若O1每秒钟转了5圈，R＝1m，r＝r′＝m，则：（1）大轮转动的角速度ω＝___________rad/s；（）（2）图中A、C两点的线速度分别是va＝___________m/s，vc＝___________m/s.参考答案：1.大小方向变量速率不变2.角速度周期3.（1）2160∶24∶1（2）720∶12∶14.∶11∶11∶15.（1）（2）课堂小结本节课学习了匀速圆周运动及描述匀速圆周运动快慢的物理量，要掌握它们的含义及求解公式，弄清它们间的联系，为后面的学习作好准备.本章主要掌握：1.匀速圆周运动的实质是匀速率圆周运动，它是一种变速运动.2.描述匀速圆周运动快慢的物理量：线速度：v=s/t角速度：ω=φ/t周期与频率：f=1/T相互关系：v=2πr/Tω=2π/Tv=rω布置作业课本P67作业4、5、6.板书设计1.匀速圆周运动（1）匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等，这种运动就叫匀速圆周运动.（2）匀速圆周运动是变速曲线运动.2.线速度（1）概念：线速度就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度.用来描述做匀速圆周运动质点的运动快慢和方向.（2）大小：做匀速圆周运动的质点通过的弧长s与所用时间t的比值，即单位时间内通过的弧长，表示线速度的大小.（量度式）（3）方向：在圆周该点的切线方向上.（4）单位：m/s.3.角速度（1）概念：连接运动物体和圆心的半径转过的角度φ跟所用时间t的比值，叫做匀速圆周运动的角速度.（2）公式：角速度用ω来表示，有（量度式）.（3）单位：在SI制中，角速度的单位是弧度每秒，符号是rad/s.4.周期、频率和转速（1）周期：做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期.符号用T表示，单位是s.（2）频率：单位时间内运动的周数，即周期的倒数，叫做频率.符号用f表示，单位是Hz.f=1/T（3）转速：做匀速圆周运动的物体单位时间内转过的圈数叫转速.符号用n表示，单位是r/s、r/min.5.线速度、角速度、周期之间的关系.活动与探究观察与测量：请研究一下自行车飞