【公开课】圆周运动+教学设计-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.1《圆周运动》教学设计教学目标（一）知识与能力认识圆周运动、匀速圆周运动的特点，了解描述圆周运动快慢的基本思路，了解转速和周期的意义。理解线速度的物理意义，知道匀速圆周运动中的线速度的方向。理解角速度的物理意义，掌握线速度和角速度的关系。能在具体的情境中确定线速度和角速度（二）学科核心素养物理观念：通过对圆周运动知识的学习，培养学生对同一问题多角度进行分析研究的物理观念科学思维：通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点。科学探究：通过课堂展示圆周运动场景的观察，引导学生归纳总结描述物体做圆周运动快慢的方法，进而引出描述物体做圆周运动快慢的物理量。科学态度与责任：经历观察、分析总结及探究等学习活动，培养学生多角度分析问题、全面客观反映事实的科学态度。教学分析（一）教材分析本节是人教版必修二第六章第1节的内容，本节内容作为该部分的起始章节，主要涉及圆周运动、匀速圆周运动，以及描述匀速圆周运动的几个基本概念（线速度、角速度、周期、转速）。圆周运动与日常生产、生活紧密相连，学好圆周运动的知识，不仅为后续学习向心力、向心加速度和生活中的圆周运动奠定了基础，也为下一章学习万有引力定律打下了知识基础。本节是典型的概念课，教师应构建积极有意义的情境，让学生体会到建立“线速度”“角速度”“周期”和“转速”等概念的必要性，通过问题引导学生建立这些概念。教学中可以多展示一些物体做圆周运动的场景，并把场景问题细化、分解，引导学生层层递进思考。（二）学情分析圆周运动是学生在充分掌握了曲线运动的规律后，接触到的一个特殊的曲线运动，在知识基础上，此阶段的学生已经学习了曲线运动、质点在平面内的运动以及抛体运动的规律等知识点，对曲线运动有了一定的了解，为本节内容的学习做了铺垫。在学习心理方面，高一的学生具备一定的逻辑思维和强烈的表现欲望，教师要采取鼓励机制，激发他们的参与意识，培养他们的合作精神和探究热情。因此在学习过程中，我会通过实验和列举实例引导学生思考并理解概念，做到理解和掌握圆周运动，同时掌握线速度v、角速度ω、周期T和转速n的意义及相互之间的关系与转换帮助学生构建一个良好与完整的知识框架。（三）教学重难点分析教学重点：1、建构线速度、角速度、周期、频率、转速等概念。2、理解和掌握线速度和角速度的关系。教学难点：1、理解线速度和角速度的物理意义，运用线速度和角速度描述圆周运动的快慢。2、理解和掌握线速度和角速度的关系。三、教学准备（一）计划课时2课时（二）教法学法教师讲授法、小组讨论法、情景教学法四、教学过程（一）导入新课教师活动：请同学们利用桌面上的器材动手操作，进行一场小小的比赛，拼拼手速：打开桌面上的发光二极管开关后，手握绳子一端，使二极管快速转动起来，看看谁转动得快？引导学生仔细观察物体的运动轨迹是什么形状？从而归纳圆周运动的定义。【动一动】请同学们动手操作，手握绳子一端，使物体转动起来，仔细观察物体的运动轨迹有什么特点？学生活动：操作、观察、思考，归纳圆周运动的定义（在物理学中，把质点的运动轨迹是圆或圆弧的一部分的运动叫做圆周运动)总结导入：圆周运动也是一种常见的曲线运动，从本节课开始，我们将探索圆周运动所遵循的规律，以及这些规律在日常生活和科学技术中的应用。今天主要来研究圆周运动的快慢。（二）新课教学教师活动：播放“羊羊运动会”动画，喜羊羊和懒羊羊均做圆周运动，懒羊羊在外圈运动，喜羊羊在内圈运动，且外圈半径是内圈半径的两倍。引导学生仔细观察谁的运动更快，并交流讨论。【辩一辩】：喜羊羊和懒羊羊，谁运动得更快？学生活动：操作交流、讨论教师活动：引导学生说出两种不同的答案：“喜羊羊与懒羊羊一样快”、“喜羊羊比懒羊羊快”。请两位学生分别作为正方和反方代表两种不同观点，进行一场小小的辩论赛。学生活动：各抒己见、积极辩论教师活动：总结辩论结果，说明两位同学的观点都有道理，且分别就对应了物理上两种不同的比较圆周运动快慢的物理量：线速度和角速度。接下来就一起来逐个击破。设计意图：通过设置情景，精准提问，引出冲突。通过辩论活动，让学生清晰自己的观点、精确表达的同时，吸收其他同学思考问题的其他角度，让学生充分体会到在圆周运动的快慢的描述上，还不能达成一致的意见，引导学生多角度思考问题。1.线速度教师活动：讲解、归纳、给出线速度的定义。（为了描述物体经过点A附近时运动的快慢，可以取一段很短的时间Δt，弧长Δs与时间Δt的比值反映了物体在A点附近运动的快慢，如果Δt取得非常小，就可以表示物体在A点时运动的快慢，称为线速度。）引导学生分析、归纳线速度的方向、单位、物理意义。进一步细化问题，引导思考线速度平均值和平均速度的区别，并从极限思想的角度，让学生认识到线速度瞬时值就是直线运动中的瞬时速度。如果没有特别说明，以后我们说线速度，指的就是瞬时线速度。教师活动：引导学生观察桌面上的时钟上秒针针尖的运动，在其做圆周运动地过程中，其线速度大小有什么特点？学生活动：观察思考，回答问题（线速度大小不变）教师活动：总结学生回答，提出匀速圆周运动的定义（物体沿着圆周运动，且线速度的大小处处相等的运动叫做匀速圆周运动。）教师活动：请学生判断这样的描述是否正确：“匀速圆周运动的线速度大小处处相等，所以它是匀速运动”，引导学生准确把握“匀速”的含义，明确匀速圆周运动的性质是变速曲线运动。学生活动：深刻理解匀速圆周运动的“匀速”二字，实质是匀速率曲线运动。2.角速度教师活动：回忆刚才辩论赛的结果，提出从线速度的角度来说，喜羊羊和懒羊羊的运动同样快，这种说法是正确的。同时顺势提出角速度的定义并加以讲解。（物体在做圆周运动时，物体与圆心连线所转过的角度与所用时间的比值叫做角速度，用符号w表示，定义式为）引导学生分析、归纳线速度的单位、物理意义。其中圆心角θ的大小常用弧度制：，这个比值是没有单位的，为了描述的方便，我们“给”这个比值一个单位，叫作“弧度”，用“rad”表示。比如360°所对应的弧度为2π......教师讲解完成后，请学生课后计算30°、45°、60°、90°等角度所对应的弧度，熟悉弧度与角度的换算关系。注意：弧度不是通常意义上的单位。有了弧度的定义后，可得到角速度的单位：rad/s。教师活动：讲解匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。学生活动：认真听讲，知道弧度的定义，理解、掌握角速度的单位。【随堂练习1】已知秒针针尖的运动是匀速圆周运动，秒针运动一周时，秒针针尖的角速度大小是多大？学生活动：独立思考，自主完成教师活动：找一份典型作业进行展示，首先肯定学生的书写、态度，进一步找出学生解答过程中的问题并加以强调。设计意图：根据教学经验，学生在初学角速度时，总是习惯于用角度进行计算，在此处设置本题能有效让学生及时认识到在这里角速度的计算需要用到弧度制，纠正学生习惯。3.周期教师活动：引导学生再次观察桌面上时钟内秒针运动，说明圆周运动有其特殊性，物体运动一周后，又返回到初始位置，周而复始的运动，为了描述圆周运动的这种重复性，常常需要周期这个物理量。引出周期的概念。（做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间。）教师活动：那么秒针针尖的周期是多少？时针针尖呢？谁转动得更快？学生活动：积极思考，回答问题：秒针针尖的周期为60s，时针针尖的周期为12h，秒针转动得更快。教师活动：部分学生在回答时针针尖的周期时，会说24h，要注意正向引导。同时引导学生理解，周期也可以用于描述圆周运动的快慢。4.转速教师活动：引导学生回顾热天的消暑方式：手持电风扇。通过告知学生风扇两个档位转动时，扇叶在每分钟转动的圈数分别为200转和300转，让学生判断哪个是高档位，并说明判断的依据。【选一选】：夏天使用的小电风扇，有AB两种档位，A档位一分钟转200圈，B档位一分钟转300圈，请问哪个档位转得快？学生活动：一分钟内转的圈数多的为高档位。教师活动：引导学生发现工业上，对于转动很快的情景，还常用转速来描述圆周运动的快慢。讲解转速的定义和单位。（物体转动的圈数与所用时间之比叫做转速，单位为转每秒或转每分。）教师活动：提问“比如某物体的转速为100r/s，那么它转一圈需要多少时间？”讲解转速与周期之间的关系。教师活动：再次让学生观察手中的二极管，当我们加速转动时，它的v、w、n、T分别怎么变化？引导学生发现四个物理量之间是有联系的，并让学生完成探究活动一找出线速度与角速度之间的关系。【探究活动一】请同学们小组合作，探究线速度与角速度之间的关系设物体做圆周运动的半径为r,由A运动到B的时间为∆t，弧长AB的长度为∆s，对应的圆心角为∆学生活动：独立思考后小组讨论，小组代表展示结果。教师活动：鼓励学生当一回小老师给全班讲解推导过程，将课堂交给学生。肯定学生的分享后，引导学生回到时钟秒针针尖的运动，让学生根据刚才得出的结论计算：若秒针的长度为10cm，那么针尖的线速度大小为多少？教师活动：结合板书总结已有的知识，逐渐整合本节内容，建立知识框架：通过刚才的学习我们已知线速度与角速度的之间有关系，周期与转速间有关系，那么线速度与周期？角速度与周期呢？请学生完成探究活动二，推导出周期与线速度、角速度的关系。【探究活动二】请同学们完成以下问题，探究v、w、T之间的关系已知某物体做半径为r的匀速圆周运动，周期为T。若其运动一周，则：它与圆心连线转过的弧度为，角速度大小为通过的弧长为，线速度大小为学生活动：独立思考，自主完成，学生代表展示成果。教师活动：肯定学生的讲解后带领学生完成各物理量关系的最后一环：一起推导线速度与转速之间的关系。并引导学生思考：任意两个物理量之间都可以用公式联系起来，请学生课后完成角速度与转速间关系的推导作为课后作业。板书设计四、课堂小结教师带领学生结合板书以及PPT，回顾本节课的主要内容，并一一回忆个描述圆周运动的物理量及其相互关系。最后，回到最开始的辩论环节：喜羊羊与懒羊羊的运动快慢之争。引导学生认识到，今天这堂课中，我们学习