《人教版(2019)高中物理必修二教案》6.1圆周运动 教案

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6.1 圆周运动
〖教材分析〗
这是圆周运动的第一节，也是圆周运动的运动学部分，教学是要充分利用学生已
有的知识结构，从生活实践出发，逐步引出我们用来描述圆周运动的物理量。在讲解
线速度时，这里利用了一个极限的思想，学生接触并不多，所以还是要先从直线运动
的瞬时速度讲起，会好一些。然后让学生去理解这些概念，从而达到一个比较好的教
学效果。设置合理的物理情景加强学生对物理概念的直观认识，从生活情景出发，缩
短物理知识与学生之间的距离，建立学生对物理、科学的亲近感等。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：理解描述圆周运动快慢的物理量，体会学科知识间的联系，建立普遍
联系的观点。理解各物理量的含义及相互关系，会使用公式计算。
科学思维：根据实例，归纳匀速圆周运动的特点，知道它是一种特殊的变速曲线
运动。
科学探究：运用极限法理解线速度。
科学态度与责任：通过观察生活实例、交流与讨论等学习活动，培养学生尊重客
观事实、实事求是的科学态度以及学生体验物理与生活的紧密联系。
〖教学重点与难点〗
重点：线速度、角速度、周期的概念及引入的过程，掌握它们之间的联系。
难点：理解线速度、角速度 的物理意义及概念引入的必要性。
〖教学准备〗
多媒体课件，两个皮带连接的轮子等。
〖教学过程〗
播放游乐场动图，观察在游乐场乘坐摩天轮时，人随
摩天轮运动有什么特点？轨迹为圆周。
结论：轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动称为圆周运
动。
和抛体运动一样，圆周运动也是一种常见的曲线运动。日常生活中，电风扇工作
时叶片上的点，时钟指针的尖端、田径场弯道上赛跑的运动员等 （动图展示）， 都在
做圆周运动。在本章的学习中，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。
一、新课引入
播放动图观察，将自行车后轮架起，转动脚踏板，
1
观察：大、小两个齿轮边缘上的点，哪个运动得更快些？同一个齿轮上到转轴的距离
不同的点，哪个运动得更快些？你能说出判断运动快慢的依据吗？
现象：这两个自行车的齿轮，说不出谁更快，大的转一圈小的转了好几圈。所以说
小的转动得快。
在上面的讨论中，同学们会岀现不同的意见。为什么会有不同意见？因为到目前
为止，关于圆周运动的快慢，还没有大家都认可的描述方法。
为此我们引入一些新的物理量来描述圆周运动的快慢：线速度、角速度、转速、
周期频率等。
二、新课教学
（一）线速度
在直线运动中，E点的瞬时速度，可以这样表示，当∆t 非常小时，∆x 就在E点附
近，此时平均速度等于 E 的瞬时速度。我们也可以利用同样的方法来描述圆周运动的
物体在 A点的快慢。
做圆周运动的物体在一段时间∆t 内，走过的弧长为∆s的比值，如果时间间隔∆t
足够小，这时候这段弧线是非常接近直线的。也就是∆s 就可以认为与位移∆l 相等。
定义：质点做圆周运动通过的弧长 Δs 和所用时间 Δt 的比值
叫做线速度。
大小：（矢量）
因为圆周运动本质上也还是曲线运动，而曲线运动的速度就是沿着切线方向。又
因为在圆中切线与圆的半径垂直，所以
方向：切线方向（与半径垂直）
观察物体做圆周运动，如果物体在做圆周运动的过程中，线速度大小处处相等，
我们就把这种运动称为匀速圆周运动。即
匀速圆周运动:物体沿着圆周运动，线速度大小处处相等。
2
需要注意的是虽然这里有“匀速“”两个字，但仅仅是指线速度的大小时刻相同。
线速度是矢量，除了大小还有方向，圆周运动的线速度方向是切线方向，我们看到，
线速度的方向是不断变化的。所以
匀速圆周运动本质上还是是变速运动。这里的“匀速“”指的是匀速率的意思。
（二）角速度
描述圆周运动快慢的物理量除了线速度外，还有角速度。自行车前进时 ，
由于链条不可伸长，也不会脱离齿轮 打滑,因而大、小齿轮边缘的点在相等
时间内 通过的弧长是相等的，即线速度大小相等。但同时也可注意到，由于
两个齿轮的半径不同，相等时间内它们转过的角度不同。我们引入角速度这
个物理量来描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢。
定义：质点所在的半径转过的角度 Δθ 和所用时间 Δt 的比值
大小：（矢量）
需要注意的是公式中的 θ的单位不是你所熟悉的单位度，而是弧度。符
号是rad，当角度单位使用弧度，时间单位使用秒后，角速度的定义式得。
单位：rad/s
匀速圆周运动中物体线速度大小不变，我们在任意相等的时间内截取两端
圆弧，拿出来比较发现是相等的。所以单位时间通过的弧长相等，根据数学知识相等
的弧长所对应的角度也是相等的。所以说单位时间转过的角度也相同，也就是角速度
始终不变。所以
匀速圖周运动是角速度不变的圆周运动。
（三）周期
匀速圆周运动有其特殊性，物体运动一周后又会返回到初始位置，周而复始地运
动着，这样物体转动一圈所用的时间就是固定不变的，如坐在旋转木马上的小孩运动
一周后又回到他开始的位置。可以看出这是一种周期性的运动。为了描述圆周运动的
这种周期性，常常需要周期这个物理量。
周期的定义：转一圈所用的时间
符号：T，单位：s。
除此之外我么还用频率 f 来表示一秒内转过的圈数，他与周期互为倒数，单位赫
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