高中物理 必修二《圆周运动》单元教学设计

单

元第六章圆周运动22

主1.圆周运动23

题2.向心力27

与为音W3.向心加速度31

内4.生活中的圆周运动35

容

~¥本章是必修课程的第六章。第五章主要以平抛运动为例，讨论处理匀变速曲线运动的方法。而本章则是处理生活中常见的一一类运动一圆周运动,

情属于曲线运动，但却不是匀变速曲线运动，即加速度不恒定的曲线运动。

教圆周运动的研究思路与前面所学内容的研究思路是一致的，即首先描述运动的性质，然后分析做这种运动的受力条件和初速度条件。可以说，

情实际上是运动学和动力学知识在曲线运动特例圆周运动上的具体应用，是学生所学运动学和动力学知识的进一步拓展和延伸。从整体上看，研究对

分运动和受力情况由简单到复杂，是学生对运动与相互作用认识逐步深人的过程。主要表现在两个方面是机械运动从简单的直线运动到相对复杂的

析速曲线运动（平抛运动），再到非匀变速曲线运动（圆周运动）。二是物体所受的外力从恒力到变力。

本章的内容安排除了关注发展学生的运动与相互作用观念，还紧密联系生产、生活实际，涉及丰富的模型建构和推理过程。另外，本章内容也:

养学生科学思维和科学探究素养的重要载体，是发展学生社会责任的良好素材。

本章按照"圆周运动的描述一圆周运动的受力分析-圆周运动的联系实际问题”的整体结构进行编排，突出物理观念的形成，以及科学思维与科学

能力的发展。从内容及其结构上主要突出以下三点：

1.强调科学探究。课程标准以学生"必做实验"的形式要求‘探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系"。由于要突出实验探究，教材弱化了

加速度的理论分析，在通过实验探究得出向心力的表达式后，再根据牛顿第二定律推导向心加速度公式。

2突.出内容的弹性，为因材施教留出空间。首先讨论匀速圆周运动的向心力，然后应用牛顿第二定律讨论向心加速度，最后把应用矢量运算和木

思想讨论向心加速度的方向作为"拓展学习”内容。

3.突出知识的结构化。通过问题、思考与讨论、拓展学习等栏目，揭示知识间的联系或者引人概念的物理意义。

核1.物理观念

心通过对圆周运动的研究，理解线速度、角速度和周期的概念，知道线速度、角速度、周期之间的关系；理解向心加速度和向心力的概念，知道向

素

索度和线速度、角速度的关系式；知道向心力大小与哪些因素有关。学会用图像、关系式等多种方式认识和表达物体做圆周运动的规律，发展学生的

养

目与相互作用的物理观念。

标2.科学思维

能在建立匀速圆周运动模型基础上，运用极限法理解线速度的瞬时性。能运用数学知识推导角速度的单位，培养学生推理论证的能力。通过对匀

匐运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力。通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和

生之间的辩证关系。

3.科学探究

依托实验”感受向心力”、“探究向心力大小的表达式”，使学生在提出问题、实验方案设计、器材选取、数据处理、发现物理规律、得出结论、

发进等方面得到锻炼。

4.科学态度与责任。

在研究圆周运动的过程中，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。通过对几个圆周运动实例的分析，

主明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题。养成良好的思维表述习惯和科学的价值观，体会实验的定

敢发学习物理的兴趣。

分专题一：圆周运动课时：1课时

专重难点：角速度的物理意义和对匀速圆周运动是变速曲线运动的理解。

题

为了突破难点可以采取：（1）阅读教材,让学生对涉及的物理量有初步了解：（2）通过设置类比情境分

设

计析、设计问题链展开讨论等,逐步加强学生对线速度、角速度,周期之间的关系理解。（3）课堂上通过提问，讨论交流和课堂巩固练习等环节进行检测;

重课下通过课后作业.进一步巩固概念、规律。

难目标：通过任务引领，找到研究圆周运动的物理量及各物理量之间的关系。开展观察、讨论交流、分析总结等学习活动.形成正确的物理观念，

点培养学生实事求是的科学态度；通过极限思想和数学知识的应用.体会学科知识间的联系,促进科学思维能力的发展。_____________________________

分专题二：向心力课时：2课时；

析

重难点：向心力的来源和向心力演示器的实验原理。

及

达突破方式：（1）通过演示实验,让学生过论、归纳出向心力的来源：能够明确向心力的来源。分析运动物体受力情况,考查学生对向心力的认识

成和理解；（2）设计实验,在定性和定量研究的基础上.突破将间接测最量转化成具体的直接测量量的思维障碍：熟悉向心力演示器的实验原理，并能

评通过学生实验进行验证；（3）给学生提供必要的实验器材学生设计实验.探究影响向心力的因素:同时制作必要的做课视频.辅助探究能力不强的同

价学的学习为他们提供可参考的范例。运用牛顿运动定律解决圆周运动问题；选取有代表性的题目进行学习效果反馈,从多角度考察学生对基本规律

、的理解。

课

向心加速度课时：1课时

时

重难点：向心加速度方向:大小的确定和向心加速度大小的推导。

安

排突破方式：（1）阅读教材,让学生对向心加速度有初步认识；（2）由加速度的概念.引导学生建立模型.（3）提供必要的实验器材，做匀速圆J

设动的转盘.利用手机软件设计实验,进行验证性实验设计。制作必要的微课视频.辅助探究。

计

利用数形结合推导向心加速度表达式：向心加速度大小的不同表达式的应用通过提问讨论交流和课堂巩固练习等环节进行过程性检测和评价：

目标：对做匀速圆周运动的实例进行分析，根据牛顿第二定律可知做匀速圆周运动的物体的加速度方向和大小：；通过建模.推导出向心加速度表尢

建立模型推导向心加速度的表达式.培养学生的建模能力。通过推导向心加速度表达式,培养学生的科学推理能力和养成严谨治学的态度:利用直线∙I

运动的对比.培养学生类比分析、归纳总结的能力,发展学生的科学思维。通过力的分析和牛顿第二定律，获得向心力和向心加速度的概念，对圆周;

有更进一步的认识。通过对向心力概念的研究、向心力公式的实验探究.熟悉科学探究的一般过程，促进学生科学思维和科学探究能力的发展，运用

力公式解决匀速圆周运动的问题，建立运动与相互作用观。

专题三：生活中的圆周运动。课时：2课时

结合生活实际对圆周运动进行分析，体现物理知识来源于生活，应用于生活的理念。让学生观看视频,其中包括火车拐弯、Fl赛车比赛汽车过

拱桥、过山车游戏等生活中常见的圆周运动。提出问题：它们的运动有什么相同之处，又有什么不同之处呢?什么力提供了向心力呢？通过向心力

在具体问题中的应用.培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识;通过把真实问题情境与物理知识相结合.培养学生的科学思维习惯,提高

其科学思维能力。本层级的重点和难点是利用向心力公式解释现象.利用向心力公式解决生活中的实际问题，

(1)通过演示实验以及相关视频,让学生感受生活中的圆周运动、离心运动；

(2)通过构建模型,分析各种圆周运动.离心运动的受力情况。要点：

(1)利用向心力公式解释生活中的一些现象：(2)建构模型.定量分析各种圆周运动、离心运动的受力情况。

方式：

(1)通过提间.讨论交流和课堂巩固练习等环节进行检测；

!)课下通过课后作业应用规律解决实际问题。能分析生活中的圆周运动,知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和防止借助实际运动情境,

类的方法,找到它们的共同特征.

单元实施：任务引领下的单元教学设计

节任务设计活动情境设计问题设计核心素养目标设计

6体验生活中的圆周运视频：生活中的圆周运动1.请大家说一说生活中哪些物体在做圆周运动？培养学生观察能力，培养

动，比较绕圆心转动和视频：苏炳添接力赛上跑弯道2.“刚刚老师和苏炳添都在做什么运动？谁更学生质疑创新思维

1沿圆周移动的快慢。时的，快？”

演示：老师绕地上画的一个圆圈做圆周运

周

运圆周运动快慢探讨1.图中的A、B两点在A运动一周时的运动轨迹分化曲为直，类比直线运动

动仔图片：水井辘护模型，别是什么？A和B的沿绳方向运动快慢关系如的速度概念引出圆周运

何？动的线速度概念。

裕2.A点沿圆周运动快慢怎样计算？类比的研究方法，极限思

3.线速度也有瞬时和平均之分，当时间维方法的培养

O图：线速度的定义

Jt越来越小时，弧长/S和位移/X大小的差如何

变化？

g4.瞬时线速度有方向嘛?_______________________

匀速圆周运动6>fy，包如川勺速林乃佑就“L将小桶由静止释放，小桶将做什么运动？A将观察、对比分析方法培养

针尖和加速转动的

概念c,qτz□.A做怎样的运动？

χ

7点2.钟表秒针针尖做什么运动？和小桶的运动有什

么不同？匀速圆周运动是速度不变的运动嘛？

绕圆心转动快慢探讨实验装置：红蓝发光体转动你能想到哪些方法来比较红、蓝发光体的转动快应用数学解决物理问题

Γ⅛学生利用实验，分组操作、慢？的方法培养，

1__≡讨论、发言比较思维方法

角速度概念AΓ∖图：角速度的概念通过阅读，回答角速度是如何定义的，单位是什运用数学的方法处理物

指导学生阅读课本么，物理意义是什么？理问题的能力

应用数学解决物理问题

周期、转速、角速度的一

实物：展不时钟1、请说出或算出秒针的T、n、3；的方法培养，

定性及定量关系探究PPT展示总结2、秒针和分针谁转的快？它们的T、n、3的大小比较思维方法

关系如何？

线速度与角速度、周期一Ml；<¼>ai.K-tt<*MMMir∣Hrtitt沿圆周移动很慢，绕圆心转的可以很快，比如老物理联系生活实际，并进

为逢■附送前.ΛW∣W⅛r.TR)⅛r.

的关系研究PPT展示例题：送“出)WUt度和角速内彩&达式•师。如果让我和苏炳添在同样半径的赛道上比，行归纳

情况怎样？这说明线速度和角速度的关系与半径

有关，请根据例题总结

解决生活中的问题大尚险.小加彼.Gtertt实例：介绍自行车L解决例题中的问题构建物理模型，用物理知

⅛*⅜∕,.r,.，,・*ner⅜的&均

的传动原理，说明2.若大齿轮、小齿轮半径可调，其他条件不变，识解决简单生活问题的

山地自行车的变如何调节可以增大自行车的速度能力

速原理。

学生展示小组讨论计算］的成果_____________

6感受向心力，研究演示：与学生各拿一个玻璃1、根据牛顿运动定律是什么改变了运动状态呢？理解做匀速圆周运动的

⅛jβ∙ζ杯，转动杯中小球：

向心力概念这个力有何特点呢？物体存在向心力，建立向

22、为什么红酒杯中的小球不容易掉下来？果汁杯心力概念，树立力与运动

向■£K学生转动课桌上小球，再次转动中的小球很容易掉下来呢？小球在理想光滑桌面相互作用观

心小球，然后将手突然松开。上被细线牵引做匀速圆周运动，小球受到了哪些通过观察与思考，培养学

力力？生科学推理、科学论证能

第3、小球所受合力就是绳子上的拉力，那绳子对小力，及科学探究能力。

1球的拉力方向指向哪里?_______________________

视频：游乐场中的旋转飞

课分析生活实例中受到ʌτ^^PPTL飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到物理规律与生活实际的

∙cʌ椅。

时的向心力了哪些力？联系，学以致用的科学态

所受的合力的方向有什么特点？度。

'"S节2.为什么红酒杯中的小球不容易掉落，小球在转

到时受到了哪些力？

感受向心力的大小和学生演示并感受：向心力与圆周运动有关，那向心力的大小与圆周感受从生活现象到物理

FI______________________________

哪些因素有关运动的一些运动学量之间有什么样的定性关系规律建立的科学本质

呢？你的感受是什么?_________________________

定量探究向心力大小实验探究：学生分组实验_________________1.这些物理量Fn、a,r和m有着怎么样的定量培养科学探究能力

的表达式关系呢？

2、分组实验之前完成实验思路设计，该怎样利用

向心力演示器完成定量探究？

3、需要记录哪些数据？

4、记录的数据能得到什么样的结论？

5、向心力大小表达式是什么?__________________

6引出向心力来源问题图片：1.你看到天上的明月想到了什么？月亮在天上不通过观察与思考，培养学

掉下来是因为什么？生科学本质观。

22.我们这么计算出来的地球对月球的引力大小是

向否正确?______________________________________

心%’»."•«QPPt展1、物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动是什利用生活实例培养模型

«：.，・∙√*

力向心力来源实例分析,∙,».C=示：么力提供向心力？方向如何？建构能力，通过分析，培

・'QRIS

第'∙⅛*ʌL----2、物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力如养学生发现问题、提出问

2¥,*'•何？物块向心力的来源?洗衣机给衣物脱水是不题、分析问题和解决问题

课是转的越快越好？的科学探究能力及质疑

ɔʃzv-di-.

¾-∙rt

时3、物块在光滑漏斗中做匀速转动时，物块的受力创新能力；

Q

工」如何？物块向心力的来源？为什么物块不会滑物理与生产生活实践联

落？系的科学态度。

4、摩天轮的座舱随转轮一起在竖直面内做匀速圆

周运动，座舱的受力是怎么样的？向心力来源？

理解变速圆周运动动结合用手驱动小球在桌面上转动体验1、变速圆周运动和匀速圆周运动受力的受力特点通过匀速圆周运动的力

力学条件'垂£机.≡PPT展示图是否一致？什么是切向力？学条件理解变速圆周运

片：2、变速圆周运动的力学条件应该是怎么样的？动力学条件，建构切向力

的概念，培养学生迁移创

新能力

理解一般曲线运动研牛顿历史上是如何在理想模型条件下推导利用“微小时间”即微元

究方法向心力大小表达式1、牛顿是如何利用平抛运动推导出向心力大小表思想推导向心力表达式，

达式的？培养科学推理，科学论证

2、这种基于“微小时间”的推导对于指导一般曲能力。

ΦακAΦa*H∣Ef*J⅛⅜jqp7⅛=g'3r

线运动的研究方法有什么意义？

・QY

3

6分析得出向心加速度行星绕太阳匀速圆周运动线速度的变化快慢相同吗？用什么进一步深化匀速圆周运

概念I运动，钟表的来描述线速度的变化快慢呢？动概念。

3指针绕轴心

向____________运动

心应用“牛二”分析向心«7」图片：匀速圆周运动中，向心力的大小和方向是怎样加深理解向心加速度，

加加速度方向和大小表的？向心加速度的大小与方向与向心力有怎样的深化运动与相互作用

速达式关系？观。通过对向心加速度表

度Q达式的推导，培养学生逻

辑推理能力。____________

应用加速度的概念分小球做匀速如何求小球运动过程中的速度变化量？理解向心加速度和线速

析向心加速度方向和..圆周运动，分如何从平均加速度的变化趋势中总结向心加速度度、角速度之间的关系，

大小表达式组计算不同的大小和方向？用矢量平移和极限的思

运动时间转想探究向心加速度的方

过不同角度下的平均加速度。_______________法。_____________________

设计实验：验证向心加自制实验器具,和手机上白J加如何创设匀速圆周运动情境？如何测量相关物理学生经历设计实验、实验

速度大小的表达式速度传感器量?如何绘制与相关量的图像关系并清晰表示出分析、结果归纳等环节，

■■a

来？体会探究过程，提高学生

科学探究能力，

解决实际情境问题，加/ʌ自行车的大齿轮、小齿轮、根据向心加速度的不同表达式，分析向心加速度通过对实际情境分析，培

(A⅛后轮的半径不一样，它们

深对向心加速度大小c与半径究竟是成正比，还是反比？养学生对科学本质的认

的表达式的理解~~y的边缘有三个点A、B、C,识及严谨认真、实事求是

比较三个点的向心加速的科学态度。

度?_____________________________________

6学生亲身体验生活中培养学生合作探究的意

你发现了哪些生活中的圆周运动？物体做圆周运

的转弯现象学生拍摄的视频，学生的解释说明识，树立正确的科学本质

动的条件是什么？等

4观。____________________

生利用汽车转弯建构圆视频：汽车转弯；教师绘图为什么弯道处的路面外侧比内测高一点？汽车在加深学生对运动和力相

活周运动模型的方法研

■____________________________没有外高内低的水平路面转弯，向心力的来源是互作用观的理解，培养学

中究什么？汽车的速度越快，需要的向心力越大，当生科学推理、科学论证的

的静摩擦力达到最大时会怎样？如何解决？能力

圆

“火车转弯”圆周运动N实物观察1、火车在水平轨道上转弯，向心加速度方向如何

周加深学生对运动和力相

模型研究确定？

运互作用观的理解及应用；

向心力由什么力提供？

动培养学生模型建构能力

2、火车质量很大，仅仅依靠轨道对轮缘的挤压能

第及科学推理能力；

够提供所需要的向心力吗？怎么改进呢？

1

图片展示；学案研究1、如果轮缘与轨道没有接触，忽略车轮与轨道间

课λ培养学生应用物理知识

的摩擦力，火车转弯时，向心加速度方向如何确

时解决实际问题的能力；

定？向心力由什么力提供？

培养学生理论联系实际

2、能否找出此时火车转弯的圆周运动平面，以及

的科学态度。

圆心、半径和向心加速度方向？能否确定此时火

车受几个力作用及向心力的来源?_______________

1、如果轮缘与轨道没有接触，忽略车轮与轨道间

培养学生科学推理、科学

应用牛顿运动定律知识分析的摩擦力，求解火车转弯时的速度VO大小。

论证的能力

2、火车转弯速度VO与什么因素有关?__________

3、当火车实际转弯速度V大于或小于Vo时，会

出现什么情况?_______________________________

“汽车过拱形桥”圆展示素材；

周运动模型研究提出问题。

1为什么高速的桥很少有拱桥？汽车过涉水路面

mV时，路面为什么是凹形路面？

从生活实际中发现问题

2汽车过拱形桥最高点或过凹形路面最低点时,汽

mV的科学态度。

⅛⅛j→车对桥面或路面的压力大小是多少？根据你的计

算结果判断汽车处于失重还是超重状态？

S'f`PPt展示：

Jf如果一辆汽车通过如图所示的一段路面，在A点

Ah、上?培养学生科学推理、科学

和B点，哪一处最容易爆胎？怎样做可以降低爆

/论证的能力

B胎的可能性？

航天器中的失重现象展示图片：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半

研究径就是地球的半径Ro地面上有一辆车在行驶,所

受重力G=mg,地面对它的支持力是FN»

培养学生科学推理、科学

1、汽车速度越大，地面对它的支持力大小会怎

论证的能力

样？2、会不会出现速度大到一定程度时，地面对

车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力

是多少？……_________________________________

情境：视频展示问题1：看到的转盘转动时，小木块为什么可

2离心现象的动力以跟着圆盘一起做圆周运动，当圆盘快速转动后，独立地分析、探索、

课学分析。为什么会做离心运动。质疑等方法来实现学习

时目标。促使学生掌握自主

HH学习的途径和方法，加深

理解了物理现象和本质

之间的联系。____________

离心现象的应用、情境：视频展s问题L请同学们再想想生活中，还有哪些现

防止I象应用了离心运动？

I问题2：请同学们再想想生活中，哪些地方是

≡需要防止离心现象发生？

情境：半径为R=20cm的半球形陶罐,固问题L求转台转动的角速度。培养学生发现问题、

解决实际问题定在可以绕竖直轴转动的水平转台上，转台解决问题的能力

转轴与过陶罐球心O的对称轴OO'重合。转新问题2：新问题：若角速度增大到

台以一定角速度匀速转动，一质量为10√2ra<∕∕5求所受的摩擦力

m=100g的小物块落入陶罐内，经过一段时

间后小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静

止，此时小物块受到的摩擦力恰好为0,且

它和0点的连线与00'之间的夹角θ为60。，

重力加速度为g。求转台转动的角速度。

∖ɑ

WI一∖O∙

A-A-\-√,*v*r-ι∣∣

章弟八早测砰

单（时间:60分钟满分:100分）

元一、选择题（本题共12小题,每小题4分,共48分。第1~8题每小题中只有一个选项符合题目要求,第9~12题有多个选项符合题目

检要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得O分）

测

（2020河北沧州期末）如图所示,在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上,有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动,则（