最新人教版高中物理必修2第五章《圆周运动》教学设计2Word下载.docx
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2．知道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：
线速度v、角速度ω、周期T、转速n等．
3．探究线速度与角速度之间的关系．
情感、态度与价值观
1．经历观察、分析总结及探究等学习活动，培养学生实事求是的科学态度．
2．通过亲身感悟，使学生获得对描述圆周运动快慢的物理量（线速度、角速度、周期等）以及它们相互关系的感性认识．
多媒体课件、机械钟表、小球、细线、风扇、雨伞、水等．
导入新课
演示机械式钟表时针、分针、秒针的运动情况（可以拨动钟表的调节旋钮），让学生观察后说出不同指针运动的特点，从而引出圆周运动的概念．
课件展示生活中常见的圆周运动：
观览车 脱水桶
生活中，我们一定见过很多类似的运动，它们的运动轨迹是圆，我们把这种运动叫做圆周运动．
推进新课
引导学生列举生活中的圆周运动．
参考案例：
1．田径场弯道上赛跑的运动员的运动；
2．风车的转动；
3．地球的自转与公转；
4．自行车的前后轮、大小齿轮转动等．
研究物体的运动时，我们往往关心的是物体的运动快慢．对于做直线运动的物体，我们用单位时间内的位移来描述物体的运动快慢.
问题：
对于圆周运动又如何描述它们的运动快慢呢？
一、线速度
演示1：
在台式电风扇的叶片上分别标记红、蓝两种颜色的点，且到中间轴的距离不等．用手拨动叶片转动，注意要慢，让学生明显观察到两点的运动轨迹．
让学生仔细观察，说出哪个点运动得快，你是怎么比较的．
我们发现，两个点在相同的时间内通过的弧长不相等，通过的弧长长的点运动得快，通过的弧长短的点运动得慢．这样，做圆周运动的物体用通过的弧长与所用时间的比值就能够描述物体运动的快慢，我们把它称之为线速度．
定义：
做圆周运动的质点通过的弧长s与通过这段弧长所用时间t的比值叫做圆周运动的线速度．v＝
物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动．
说明：
（1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度．
（2）线速度是矢量，它既有大小，也有方向（大小：
v＝，方向：
在圆周各点的切线方向）．
（3）匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向时刻在改变．
（4）线速度的单位：
m/s.
针对以上说明展开讨论．
演示2：
水淋在雨伞上，同时摇动伞柄．
观察：
水滴沿切线方向飞出．
思考：
这说明什么？
结论：
飞出的水滴在离开伞的瞬间，由于惯性要保持原来的速度方向，因而表明了切线方向即为此时线速度的方向．
例1分析下图中A、B两点的线速度有什么关系．
解析：
主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中，皮带（链条）上各点以及两轮边缘上各点在相同的时间内通过的弧长相等，所以它们线速度大小相等．
答案：
大小相等
二、角速度
学生阅读教材并思考以下几个问题：
1．角速度是描述物体做圆周运动快慢的物理量；
2．角速度等于半径转过的角度φ和所用时间t的比值；
（ω＝）
3．角速度的单位是rad/s.
结合数学知识，交流讨论角速度的单位．
对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度ω是恒定的．
4．周期、频率和转速
做匀速圆周运动的物体转过一周所用的时间叫周期；
周期的倒数（单位时间内物体完成周期性运动的次数）叫频率；
每秒钟转过的圈数叫转速．
注明：
同一轮上各点的角速度相同.
三、线速度、角速度、周期之间的关系
既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么它们之间有什么样的关系呢？
分析：
一物体做半径为r的匀速圆周运动，问：
1．它运动一周所用的时间叫周期，用T表示，它在周期T内转过的弧长为2πr.由此可知它的线速度为2.
2．一个周期T内转过的角度为2π，物体的角速度为.
通过思考总结得到：
v＝ωr
讨论v＝ω·
r
（1）当v一定时，ω与r成反比．
（2）当ω一定时，v与r成正比．
（3）当r一定时，v与ω成正比．
物体做匀速圆周运动时，v、ω、T是否改变？
（ω、T不变，v大小不变、方向改变）
例2如下图所示皮带传动装置，主动轴O1上有两个半径分别为R和r的轮，O2上的轮半径为r′，已知R＝2r，r′＝R，设皮带不打滑．
问：
ωA：
ωB＝？
ωB：
ωC＝？
vA：
vB＝？
vA：
vC＝？
因为A、B同轴，故ωA：
ωB＝1∶1
因B与C用皮带传动，所以vB：
vC＝1∶1 vB＝ωBR vC＝ωCr′
＝＝×
＝×
＝
＝＝＝.
1∶1 2∶3 1∶2 1∶2
1.一汽车发动机的曲轴每分钟转2400周，求：
（1）曲轴转动的周期与角速度；
（2）距转轴r＝0.2m点的线速度．
（1）由于曲轴每秒钟转周，周期T＝s；
而每转一周为2πrad，因此曲轴转动的角速度ω＝rad/s＝251.2rad/s.
（2）已知r＝0.2m，因此这一点的线速度
v＝ωr＝251.2×
0.2m/s＝50.24m/s.
以上可知物体匀速转动的角速度与周期之间的关系是ω＝.
（1）s 251.2rad/s
（2）50.24m/s
2．一个圆环，以竖直直径AB为轴匀速转动，如图所示，则环上M、N两点的线速度的大小之比vM∶vN＝______；
角速度之比ωM∶ωN＝______；
周期之比TM∶TN＝______.
∶1 1∶1 1∶1
课堂小结
本节课通过描述物体做匀速圆周运动的快慢问题，引入了匀速圆周运动的线速度与角速度及周期、频率、转速等概念，最后推导出线速度、角速度、周期间的关系．
匀速圆周运动的实质是匀速率圆周运动，它是一种变速运动．
描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量：
线速度：
v＝
角速度：
ω＝
周期与频率：
f＝
相互关系：
v＝ ω＝ v＝rω.
布置作业
教材“问题与练习”1、2、5.
一、描述物体做匀速圆周运动的有关物理量
1．线速度
（1）定义：
做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值
（2）公式：
v＝（s为弧长，非位移）
（3）物理意义
2．角速度
做圆周运动的物体与圆心的连线扫过的角度与所用时间的比值
（3）单位：
rad/s
（4）物理意义
3．转速和周期
二、线速度、角速度、周期间的关系
v＝rω ω＝
主题：
测量调级电风扇叶片的角速度和线速度．
过程：
小组合作，调节电风扇的调速开关，分别测定电风扇叶片转动的角速度和线速度．首先制定测量方案，包括选取的工具、测量的步骤及测量数据、注意事项等；
小组讨论方案的可行性；
实验进行，得出数据，合作讨论交流；
写出报告．
本教学设计通过大量的生活实例，引导出圆周运动的定义．对比描述物体做直线运动的运动快慢的速度概念，并结合实例得出线速度以及角速度的概念，并通过分析归纳得出线速度和角速度的关系．整个设计紧紧和实际生活结合，化抽象为具体，较好地突破了难点．
一、自行车传动
齿轮比：
主动轮与被动轮的齿数之比为齿轮比．如果两个齿轮的齿数相同，那么踏脚蹬一周，两个齿轮和后轮都各旋转一周．假如主动轮的齿数大于被动轮的齿数，那么每蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大，因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动轮的齿数成反比，以g代表齿轮比，c代表主动轮的齿数，f代表被动轮的齿数，它们间的关系用公式表示，即g＝c/f.
例如：
赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，代入公式即可求得齿轮比为
g＝c/f＝49/14＝3.5.
也就是说，蹬踏脚轮盘一周，飞轮转三周半．
传动比（传动系数）：
齿轮比乘以后轮直径即为传动比，以d表示传动比，b表示后轮直径，它们间的关系为d＝cb/f＝gb，
由此可见，齿轮比确定后，传动比是与后轮直径成正比的．
赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，后轮直径为0.69，代入公式即可求得传动比为d＝cb/f＝49×
27/14＝94.5.
传动行程：
每踏蹬一周，车子向前运动的距离称为传动行程，也叫速比行程．其计算方法是传动比乘以圆周率．以M表示传动行程，则M＝πd＝πcb/f.
自行车后轮直径习惯用英制但行程计算一般用公制，因此计算时要换算，一英寸为2.54cm，用k表示，则M＝πbkc/f.
例如上述赛车的传动行程为：
M＝πbck/f＝49×
27×
2.54×
3.14/14cm＝754cm.
二、线速度、角速度与矢径的矢量关系
线速度v、角速度ω和矢径r这三个物理量都是矢量．线速度v的方向是在圆周各点的切线方向上，矢径r的大小等于半径，方向垂直于转动轴，由转动轴沿半径向外．角速度ω的方向由右手螺旋定则决定，伸开右手手掌，使四指沿着转动物体的转动方向自然弯曲，则与四指垂直的大拇指所指方向就是角速度的方向．规定当物体做逆时针转动时，角速度方向为正，当物体做顺时针转动时，角速度方向为负．如图所示的位于水平面内的圆盘以转轴O做逆时针转动时，角速度ω垂直于盘面沿着转轴向上．圆盘上一点P，随着圆盘转动做匀速圆周运动，P点的矢径为r，则P点的线速度大小v＝ωr.线速度v的方向可由右手螺旋定则表示：
伸开右手，使平行的四指沿着角速度ω的方向（向上），然后自然弯曲到沿着矢径r的方向，则与四指垂直的大拇指所指的方向就是P点的线速度方向．所以线速度v和角速度ω、半径r的关系式，实际上反映了线速度等于角速度和矢径的矢性积的关系，这一关系可写成如下的矢量式：
v＝ω×
r.
三、机械传动的基础知识
1．皮带传动
如果要把运动从原动机（如电动机）传递到距离较远的工作机（如打米机、水泵），最简单最常用的方法，就是采用皮带传动．
下图是几种常见的皮带传动方式．它是依靠皮带与皮带轮之间的
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