圓周運(yùn)動(dòng) 教學(xué)設(shè)計(jì)-成功教育

1.知識(shí)與技能

①知道什么是圓周運(yùn)動(dòng)，什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 。

②知道線速度、角速度的物理意義、定義式、矢量性，勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度的特點(diǎn)。 

③掌握線速度與角速度的關(guān)系，掌握角速度與轉(zhuǎn)速、周期的關(guān)系。

④能在具體情景中確定線速度、角速度與半徑的關(guān)系。 

2.過程與方法

①引導(dǎo)學(xué)生切實(shí)參與探究的過程，體會(huì)科學(xué)探究的基本流程 

②通過探究過程滲透科學(xué)方法，如控制變量法，比較法等

3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀

①體會(huì)探究過程所帶來的成就感，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的信心和積極的情緒。

②通過探究過程體會(huì)合作的重要性，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。

③培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的探究態(tài)度，形成科學(xué)素養(yǎng)。

二、重點(diǎn)、難點(diǎn)

線速度、角速度的概念及二者之間的關(guān)系，概念的形成過程

三、教學(xué)資源

多媒體課件資源、可變換半徑的圓周運(yùn)動(dòng)演示比較裝置一臺(tái)

四、教學(xué)過程

1.引入：課件展示  

認(rèn)識(shí)圓周運(yùn)動(dòng)

師生總結(jié)：質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓的運(yùn)動(dòng)就是圓周運(yùn)動(dòng)。

（設(shè)計(jì)原則：激發(fā)興趣，引入課題。）

2. 提出問題

投影展示圖1：轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪（角速度相同,半徑不同。）

教師：A、B兩點(diǎn)誰運(yùn)動(dòng)得快？ 

學(xué)生：一樣快。

教師：為什么一樣快？

學(xué)生：A、B在相同時(shí)間（半徑）轉(zhuǎn)過的角度相同（或者轉(zhuǎn)過一圈所用的時(shí)間相同）。

教師：我不認(rèn)為一樣快。請(qǐng)大家注意觀察A、B兩點(diǎn)，誰的半徑更大？誰運(yùn)動(dòng)一周通過的圓弧更長？

學(xué)生：A點(diǎn)。

教師：那么誰運(yùn)動(dòng)得更快？

學(xué)生：A點(diǎn)更快。

教師：真是這樣的嗎？我也不認(rèn)為A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快。因?yàn)楫吘乖谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)A、B兩點(diǎn)與圓心連線掃過的角度是相同的!

3.探究解惑

①教師介紹實(shí)驗(yàn)器材（點(diǎn)的位置，數(shù)據(jù)測(cè)量）

②設(shè)置探究的問題

探究比較B、D兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。

教師：剛才大家對(duì)輪子上A、B兩點(diǎn)的快慢分析存在疑惑，因?yàn)橛冒霃綊哌^的角度變化快慢和用質(zhì)點(diǎn)通過的弧長變化快慢比較圓周運(yùn)動(dòng)得出的比較結(jié)果是不一樣的，接下來，我們通過實(shí)驗(yàn)，來具體研究一下這兩種比較圓周運(yùn)動(dòng)快慢的方法。投影數(shù)據(jù)記錄表格，對(duì)探究的過程提出要求。

③進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究

（設(shè)計(jì)原則：讓學(xué)生參與探究過程，通過實(shí)驗(yàn)體會(huì)比較圓周運(yùn)動(dòng)快慢的兩種方法。）

4.分析探究結(jié)果、形成科學(xué)概念

教師：（展示學(xué)生的測(cè)量結(jié)果）觀察表中的數(shù)據(jù)，我們能看出怎樣的規(guī)律？

學(xué)生：相同時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)通過的弧長不一樣。質(zhì)點(diǎn)與圓心連線掃過的角度也不一樣。

教師：測(cè)量的數(shù)據(jù)能否反映出兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢的不同？怎么比較？

學(xué)生：可以比較相同時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的弧長或者比較相同時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)與圓心連線掃過的角度。

教師：通過前面的學(xué)習(xí)我們知道，要比較兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的快慢，我們可以比較物體在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移，也可以比較物體運(yùn)動(dòng)相同位移所需要的時(shí)間，最終我們引入了速度的概念，即比較物體在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移。類比這種方法我們可以怎么比較物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢呢？

學(xué)生：比較質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)通過的弧長或者單位時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)與圓心連線掃過的角度。

教師：很好！我們把這兩質(zhì)點(diǎn)通過的弧長與時(shí)間的比值叫做線速度，把質(zhì)點(diǎn)與圓心連線掃過的角度與所需時(shí)間的比值成為角速度。接下來，我們來具體的研究一下，什么是圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。

教師投影展示問題

線速度

請(qǐng)大家依據(jù)課本，思考這樣幾個(gè)問題：

①線速度的定義 

②線速度的定義式 

③線速度的物理意義 

④線速度的瞬時(shí)性 

⑤線速度的方向

⑥什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)

學(xué)生自學(xué)，小組討論

師生互動(dòng)，總結(jié)得出問題的答案（投影展示）

①線速度定義：質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過的弧長Δs和所用時(shí)間Δt的比值叫做線速度。（比值定義法）

②線速度大?。簐=△s/△t。單位：m/s（s是弧長，不是位移）

③線速度物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，線速度是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。

④當(dāng)選取的時(shí)間Δt很小很小時(shí)（趨近零），弧長Δs就等于物體在Δt時(shí)刻的位移，定義式中的v，就是直線運(yùn)動(dòng)中學(xué)過的瞬時(shí)速度了。

⑤線速度方向：線速度的方向在圓周各點(diǎn)的切線方向上。

⑥勻速圓周運(yùn)動(dòng)：線速度大小保持不變的圓周運(yùn)動(dòng)

結(jié)論：①線速度是矢量，它既有大小，也有方向。

②勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種非勻速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榫€速度的方向在時(shí)刻改變。

角速度

①角速度的定義 

②角速度的定義式 

③角速度的物理意義 

④弧度的定義

⑤角速度的單位

學(xué)生自學(xué)，小組討論

師生互動(dòng)，總結(jié)得出問題的答案（投影展示）

①角速度定義：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，連接運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)和圓心的半徑轉(zhuǎn)過Δθ的角度跟所用時(shí)間Δt的比值，就是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度。

②角速度定義式：ω=△Ɵ/△t

③角速度物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過的圓心角的快慢。

④弧度的定義:圓心角θ的大小可以用弧長和半徑的比值來描述，這個(gè)比值是沒有單位的，為了描述問題的方便，我們“給”這個(gè)比值一個(gè)單位，這就是弧度?；《炔皇峭ǔＲ饬x上的單位。

⑤角速度的單位:國際單位制中，角速度的單位是弧度每秒（rad／s）

線速度與角速度的關(guān)系

學(xué)生自主探究線速度與角速度的關(guān)系

教師引導(dǎo)學(xué)生利用⑴△s=r△Ɵ;⑵ω=△Ɵ/△t;⑶v=△s/△t從理論上推導(dǎo)得出    V=ωr

例1. 如圖，大、小兩個(gè)車輪的角速度分別為ω1=1.5πrad/s,ω2=4.5πrad/s，兩車車輪半徑分別為r1=30cm，r2=10cm，求車輪邊緣上點(diǎn)的線速度，并比較兩輪運(yùn)動(dòng)的快慢情況。

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已有的結(jié)論分析問題并解決問題。

周期和轉(zhuǎn)速

教師演示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生注意圓盤在相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過圈數(shù)的區(qū)別

教師：我們還可以從哪些角度比較圓周運(yùn)動(dòng)的快慢？

學(xué)生思考討論：

師生共同總結(jié)

⑴比較相同時(shí)間內(nèi)走過的圓周圈數(shù)：轉(zhuǎn)速

⑵比較完成一圈所需要的時(shí)間：周期

幾個(gè)關(guān)系：T=2πr/v ,  T=2π/ω,ω=2πn

（設(shè)計(jì)原則：通過實(shí)踐和理論探究，使學(xué)生掌握從線速度、角速度兩個(gè)角度去比較圓周運(yùn)動(dòng)的快慢，并能在此基礎(chǔ)上知道轉(zhuǎn)速和周期也是比較圓周運(yùn)動(dòng)快慢的基本方法。）