《圆周运动》教学设计

《圆周运动》教学设计“圆周运动”为物理必修2曲线运动中的内容，是直线运动知识的拓展，也是曲线运动知识的深入研究。

本节课中，根据圆周运动的自身的特点，引入了线速度、角速度、转速和周期的概念，这些概念的学习是本章的重点，也是后面几节向心加速度、向心加速度和向心力学习的基础，同时为学习带电粒子在电磁场中运动打下基础。

此外，匀速圆周运动与我们日常生活、生产、科学研究有着密切的联系，因此学习这部分有重要的意义。

【学情分析】学生在前面的学习过程中已掌握了有关曲线运动的相关知识，实际生活中有许多鲜活的素材，已经具备了一定的知识积累和生活阅历。

同时初步掌握了微元法和比值定义法，再加上在数学上对圆的认识，学生已经初步具备了研究圆周运动问题基本能力，就知识本身而言，本节课的知识对学生来讲不是困难。

由于本节课的概念比较多，内容相对其它节而言比较单调，应通过举一些实例引起学生注意力，启发学生思考、总结，认识现象从而理解概念。

此外，高一学生已具备一定观察能力和经验抽象思维能力，并对未知新事物有较强的探究欲望。

【教学目标】一、知识与技能1、知道圆周运动的概念；2、通过实际生活中的圆周运动的例子，掌握线速度、角速度、转速和周期概念；3、学生通过学习圆周运动的模型，理解匀速圆周运动是变速运动，以及速度大小不变，方向时刻在变；4、掌握各物理量之间的关系，学生会计算圆周运动的一些物理量。

二、过程与方法1、经历线速度、角速度概念由来的理论探究过程，让学生感受科学探究艰辛和成功的喜悦；2、掌握发现、总结物理规律的方法：合理猜想、实验法、归纳法，极限法等；3、通过演示实验及多媒体课件展示获取感性认识，经过理论探究和严密的逻辑推理获得理性的升华。

三、情感态度与价值观1、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；2、通过合作探究学习，培养学生多动手、勤思考、善于归纳总结的学习态度，提升学生学习物理的兴趣和热情。

【教学重难点】重点：线速度、角速度的概念，以及描述匀速圆周运动快慢与描述直线运动快慢的方法的比较。

难点：理解线速度、角速度的物理意义。

【教学过程】为了让学生经历从自然到物理、从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究过程，充分发挥教师的组织者和引导者的作用，激发学生的学习兴趣，培养学生良好的思维习惯和初步的科学实践能力，本节课的教学过程设计如下。

一、创设情境、导入新课视频播放生活中几种学生熟悉的运动画面，如钟表指针的走动、电扇叶轮上各点的运动、地球的公转，演示系绳小球在竖直平面内运动。

请学生观察并提出问题：1、你看到的几种运动有什么共同特点？2、日常生活中还有哪些这样的运动？教师从而导入新课：这就是我们今天要研究的圆周运动。

设计意图：借助多媒体、实验等直观手段，选用学生熟知的生活素材，充分调动学生的感性认识，激发学生的学习兴趣。

二、联系实际、提出问题请学生列举一些生产和生活中物体做圆周运动的实例。

学生纷纷举例：公园里的摩天大轮的运动、自行车的轮子转动、工厂里砂轮的运动、地球的自转等。

提出问题：做圆周运动物体上的质点，哪些运动得较慢？哪些运动得更快?我们应该如何比较它们运动的快慢呢？引导学生进行分组讨论？寻求问题的答案。

设计意图：以观察实验为基础，进一步引导学生认识物体运动的轨迹形状以及分析物体运动的特点，把物理学与学生的生活实践联系起来，引起矛盾冲突,激发学生的求知欲望。

三、讨论探究、自建概念学生根据自身的经验，经过交流讨论，大致可形成以下四种猜想。

猜想1：比较物体在一段时间内通过的圆弧长短。

直线运动中引进速度来描述物体运动的快慢，即比较物体在一段时间内的位移，那么在圆周运动中是否可以通过“速度”来描述物体运动的快慢？引导学生分组讨论、探究。

设计意图：利用学生已有的知识，通过对比，根据圆周运动的自身特点，比较自然引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量——线速度的学习。

实验探究：如何设计实验测出做圆周运动的物体速度的大小？实验重点在于能否将曲线运动转化为直线运动，在学生交流讨论中，老师可针对学生实际情况进行有效引导，形成实验方案。

实验方案：采用打点计时器记录时间，用刻度尺测量纸带上的点间距离表示弧长，用弧长与时间的比值来表示速度的大小。

实验器材：学生电源、打点计时器、纸带、手摇转盘、双面胶(用双面胶将纸带固定在转盘边缘上一点)。

实验装置如图所示，利用多媒体课件进行展示，并引导学生思考下列问题：(1)纸带上相邻的点之间的距离反映了什么？(2)纸带上相邻的点之间的距离不同说明了什么？(3)转盘边缘上点的运动方向能否通过纸带上的点反映出来？(4)转盘边缘上点的运动速度是否可以通过纸带上的点来求解？设计意图：转盘边缘上的点和纸带上的点同时运动，经过的距离相同，这样就将直线运动定义速度的方式，自然地过渡到在圆周运动中定义线速度，水到渠成。

引导学生讨论教材“思考与讨论”中的问题，经过讨论交流，逐步形成对线速度概念的认识。

线速度的物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢的物理量，线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。

线速度的定义：质点做圆周运动通过的弧长Δl和所用时间Δt的比值叫做线速度。

线速度的定义式：v =Δs/Δt。

单位：m/s（s是弧长，不是位移）线速度的瞬时性：当选取的时间Δt很小很小时（趋近零），弧长Δl就等于物体在t时刻的位移，定义式中的v，就是直线运动中学过的瞬时速度了。

线速度的矢量性：线速度既有大小，也有方向。

它的方向为圆周上各点的切线方向。

注意：“匀速圆周运动”中的“匀速”指的速度的大小不变，即速率不变；而“匀速直线运动”的“匀速”指的速度不变是大小方向都不变，二者并不相同。

可见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。

设计意图：根据学生的讨论，教师要因势利导，做增强学生思维的“催化剂”，从而科学地归纳得出关于线速度的知识点，同时渗透比值定义法、极限思想、类比法。

教师出示课件展示大小两轮通过皮带连接的转动，并提出问题：(1)根据线速度的定义，试比较两轮边缘上点的线速度关系；(2)两个轮的转动快慢是否相同?线速度是描述质点沿圆周运动快慢的物理量，但质点沿圆周运动得快慢与转动得快慢不是一回事。

如何描述质点转动得快慢呢？猜想2：比较物体在一段时间内半径转过的角度。

通过针对性的问题设计，引导学生阅读书本相关内容，经过交流讨论、师生互动，在此基础上得出角速度的概念。

角速度的物理意义：描述做圆周运动的物体转动的快慢。

角速度的定义：做匀速圆周运动的物体转过的角度Δθ跟所用时间Δt的比值，就是质点转动的角速度。

角速度的定义式：ω=Δθ/Δt 。

单位是弧度每秒（rad／s）说明：角速度也是矢量，在高中阶段不研究其方向设计意图：要让学生体会一个新的物理量的引入，不是凭科学家的想象，而是研究问题的实际需要。

角速度概念引入，能发挥学生更多的想象空间，学生根据生活阅历，针对圆周运动的特殊性，描述圆周运动的物体的转动快慢，可以直接通过时间和圈数来表示。

猜想3：比较物体转过一圈所用时间；猜想4：比较物体在一段时间内转过的圈数。

由猜想3和猜想4自然引出了描述圆周运动快慢的两个物理量：周期和转速。

周期：做匀速圆周运动的物体，经过一周所用的时间。

周期用T表示，单位为秒。

转速：物体在单位时间所转过的圈数。

转速用n表示，常用单位为每秒转数，符号为r/s或每分转数r/min。

设计意图：周期和转速对学生来说并不陌生，通过创设问题情境，拓宽思考问题的空间，给学生创造发表见解的机会，让学生最大限度地发表自己的意见。

线速度描述了做圆周运动的物体通过弧长的快慢，角速度描述了物体转过角度的快慢，周期（频率）和转速描述做圆周运动物体转动的快慢。

它们均是描述做圆周运动物体运动快慢的物理量，各物理量之间有什么关系？引导学生用刚学过的线速度和角速度的概念和定义，推导出各物理量间的关系v=2πr/T、ω=2π/T、v = rω。

设计意图：通过数理结合推导，加深对所学知识的理解，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点。

到此，教师还需引导学生进一步思考，以上都能描述圆周运动快慢的线速度、角速度、转速和周期，除了有以上的联系外，还有没有不同的地方？如果学生通过讨论发现周期这一概念更能突显出圆周运动的周期性和重复性，将使学生对圆周运动有进一步的认识。

四、应用拓展、丰富内涵为使学生所学的知识更扎实、稳定，能使所学知识顺利迁移，滞留部分时间，通过练习的方式进行应用拓展、丰富知识内涵。

具体做法是利用课件展示精选的例题剖析(精选的例题应体现线速度、角速度大小比较，以及它们之间的内在联系；同时题意应联系生活实际，以激发学生的学习兴趣。

例1、半径10cm的砂轮，每0．2秒转一周，砂轮旋转的角速度多大？砂轮边沿一点的速度大小为多少？例2、如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三轮半径关系是rA＝rC＝2rB．若皮带不打滑，求A、B、C轮边缘的a、b、c三点的角速度之比和线速度之比。

设计意图：例2缘于自行车的传送结构模型，对学生来讲应该比较熟悉，有一定难度，学生经过思考、交流，在师生互动的过程中，加深对线速度和角速度概念的理解，学以致用，提高解决实际问题的能力。

【教学反思】本节课尝试着采用了任务驱动策略，创设物理情景，为学生的活动明确目标，引导学生积极思考。

在教学中本着“以学生发展为本”的教学设计理念，精心设计好适用于学生学习，有利于学生发展的动态方案，以便于凸现探究过程和方法，给学生充裕的思考时空。

在整个教学中，由于本节学习的一些物理量较为抽象，特别是线速度和角速度的概念，采用日常生活中常见的现象，通过鲜活的例子，激发学生学习积极性，把抽象的物理量具体形象化充分调动学生学习的主动性，用合作探究与交流讨论的学习方式引导学生，在学习物理的过程中，联系生活实际和自身经验，引导学生对物理知识进行了解与掌握，理解物理知识的内在价值。