人教版高中物理必修2教學設計

課題圓周運動單元6學科物理年級高一

本節(jié)是人教版必修2第六章第1節(jié)的內容,圓周運動是學生在充分掌握了曲線運動的規(guī)

律后，接觸到的一個較為復雜的曲線運動，本節(jié)內容作為該部分的起始章節(jié)，主要向學生介

紹圓周運動的幾個基本概念，為后繼的學習打下一個良好的基礎。圓周運動是曲線運動的一

教材

種特殊情況，生活中隨處可見，在學習過程中，只要注意觀察和實驗，并結合實際經驗，很

分析

好的理解和掌握圓周運動、勻速圓周運動的概念，重點理解和掌握線速度v、角速度ω、同

期T和轉速n的意義及相互關系。明確線速度和角速度是從不同的角度來描述圓周運動的快

慢，線速度描述質點沿圓弧運動的快慢，角速度描述質點繞圓心轉動的快慢。

一、教學目標

1、知道什么是圓周運動，什么是勻速圓周運動。

2、知道線速度的物理意義、定義式、矢量性，知道勻速圓周運動線速度的特點。

3、知道角速度的物理意義、定義式及單位，了解轉速和周期的意義。

4、掌握線速度和角速度的關系，掌握角速度與轉速、周期的關系。

5、能在具體的情景中確定線速度和角速度與半徑的關系。

教學

二、核心素養(yǎng)

目標

與核物理觀念：通過對圓周運動知識的學習，培養(yǎng)學生對同一問題多角度進行分析研究的物

心素理觀念。

養(yǎng)

科學思維：通過極限思想和數(shù)學知識的應用，體會學科知識間的聯(lián)系，建立普遍聯(lián)系的

觀點。

科學探究：通過課堂演示實驗的觀察，引導學生歸納總結描述物體做圓周運動快慢的方

法，進而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量。

科學態(tài)度與責任：經歷觀察、分析總結、及探究等學習活動，培養(yǎng)學生尊重客觀事實、

實事求是的科學態(tài)度。

重點線速度、角速度的概念以及它們之間的聯(lián)系線速度、角速度、周期概念的理解，及其相

互關系的理解和應用，勻速圓周運動的特點。

難點理解線速度、角速度的物理意義和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解。

教學過程

教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖

導入新課生活中我們經常用鐘表，鐘表一般在表面上有

三根指針，仔細觀察時針、分針、秒針的運動，他

們有什么規(guī)律？。

出示圖片：鐘表通過生活中的一

時針、分針、秒針都做圓周運動。些現(xiàn)象引起學生

那么怎樣描述圓周運動的快慢呢？學生觀察思探求物理知識的

思考討論：將自行車后輪架起，轉動腳踏板，考，討論后各興趣，同時為圓

注意觀察A、B、C哪個點運動得更快些？你能說抒己見周運動的學習打

出判斷運動快慢的依據(jù)嗎？下伏筆。

可以比較物體在相同的時間內通過的圓弧的

長短lA=lB>lC；相同的時間內半徑轉過的角度大?。?/p>

θA>θB=θC

今天我們就來學習描述圓周運動的基本物理

量。

講授新課一、圓周運動:

在物理學中，把質點的運動軌跡是圓或圓弧的

一部分的運動叫做圓周運動。

出示圖片：過山車、自行車

二、線速度

1、定義：質點做圓周運動通過的弧長Δl和所

用時間Δt的比值叫做線速度，用符號v表示，則認真聽老師講掌握線速度的基

解，對要學習本知識，注意：

的內容充滿信Δl是弧長并非

心，位移，體會極限

思想在物理上的

應用

Δl是弧長并非位移。

當Δt趨近零時，弧長Δl就等于物體的位移，

式中的v就是直線運動中學過的瞬時速度。

2、物理意義：描述質點沿圓周運動的快慢。

3、單位：m/s

4、方向：線速度的方向為物體做圓周運動時

該點的切線方向。

5、勻速圓周運動

（1）定義：物體沿著圓周運動，并且線速度學生概括出質

的大小處處相等，這種運動叫做勻速圓周運動。點做勻速圓周掌握勻速圓周運

運動的特征，動的實質是線速

并思考討論：度大小不變，線

勻速圓周運動速度方向是在時

中勻速指的是刻變化。

任意相等時間內通過的圓弧長度相等。什么

思考討論：勻速圓周運動是勻速運動嗎？勻速

圓周運動中勻速指的是什么？

因為線速度的方向是不斷變化著的,所以勻速

圓周運動不是勻速運動，而是一種變速曲線運動，

勻速圓周運動中勻速指的是線速度大小不變的運

動。

2、勻速圓周運動的線速度方向是在時刻變化

的，因此它是一種變速運動，這里的“勻速”是指

速率不變。

三、角速度

出示圖片：自行車的齒輪與鏈條觀察圖片思考讓學生理解大、

自行車前進時，由于鏈條不可伸長，也不會脫討論小齒輪邊緣的點

離齒輪打滑，因而大、小齒輪邊緣的點在相等時間線速度大小相

內通過的弧長是相等的，即線速度大小相等。等，但轉過的角

出示圖片：自行車的齒輪度不同

由于兩個齒輪的半徑不同，因而相等時間內

大、小齒輪邊緣的點轉過的角度不同。

我們引入角速度這個物理量來描述做圓周運

動的物體繞圓心轉動的快慢。

1、物理意義：描述質點轉過圓心角的快慢。

2、定義：質點所在的半徑轉過圓心角Δθ和

所用時間Δt的比值叫做角速度。

3、大?。?/p>

認真聽老師講掌握角速度的基

解，本知識

表示單位時間內半徑轉過的角度

4、單位：rad/s

在運算中，通常把“弧度”或“rad”略去不寫，

所以角速度的單位可以寫為s-1

5、圓心角θ的大小可以用弧長和半徑的比值

來描述即：Δθ＝Δl/r，這個比值是沒有單位的，

為了描述問題的方便，我們“給”這個比值一個單

位，這就是弧度?；《炔皇峭ǔＲ饬x上的單位，計

算時，不能將弧度帶到算式中。

6、勻速圓周運動是角速度不變的運動

由于勻速圓周運動是線速度大小不變的運動，

物體在相等時間內通過的弧長相等，所以物體在相

等時間內轉過的角度也相等。因此可以說，勻速圓

周運動是角速度不變的圓周運動。

四、周期、頻率和轉速

1、周期

做勻速圓周運動的物體，運動一周所用的時間

叫作周期，用T表示，它的單位與時間的單位相

同。閱讀課文理解鍛煉學生的自主

2、頻率周期、頻率和學習能力

周期的倒數(shù)叫頻率，用f表示，單位HZ。轉速的概念以

及意義

表示一秒內轉過的圈數(shù)，頻率越高表明物體運

轉得越快。

3、轉速：是指物體轉動的圈數(shù)與所用時間之

比，常用符號n表示.

4、轉速的單位

轉每秒（r/s），或轉每分（r/min）。r/s和r/min

注意：以上都不是國際單位制中的單位，運算

時往往要把它們換算成弧度每秒。

5、物理意義

頻率/轉速越大表明物體運轉得越快。周期越小

表明物體運動得越快。

五、v、ω、T(fn)的關系

思考討論：閱讀課文說一說線速度與角速度有

什么關系？

設物體做圓周運動的半徑為r，由A運動到

思考討論：閱

B的時間為Δt，AB弧的弧長為Δs，AB弧對

讀課文說一說理解掌握v＝ωr

應的圓心角為Δθ。

線速度與角速

度有什么關

系？

由于v＝Δs/Δtω＝Δθ/Δt，當Δ

θ以弧度為單位時，Δθ＝Δs/r，由此可得：

v＝ωr

1、線速度與角速度的關系：v＝ωr

在圓周運動中，線速度的大小等于角速度的大

小與半徑的乘積。

2、v與T的關系：

學生盡可能通鍛煉學生對知識

過自己的努力的靈活運用能力

3、ω與T(fn)的關系：

思考得出四者

的關系。

思考與討論1:甲圖為皮帶傳動裝置，試分析A、

B兩點的線速度及角速度關系。

甲：皮帶傳動

參考答案：皮帶傳動時，在相同的時間內，A、

B兩點通過的弧長相等，所以兩點的線速度大小相學生思考討論掌握解題的一些

同；又v＝rω，當v一定時，角速度與半徑成反比，基本模型

半徑大的角速度?。害谹<ωB

思考與討論2:乙圖為同軸傳動裝置，試分析A、

C兩點的角速度及線速度關系。

參考答案：同軸傳動時，在相同的時間內，A、

C兩點轉過的角度相等，所以這兩點的角速度相同，

又因為v＝rω，當ω一定時，線速度與半徑成正比，

半徑大的線速度大：vA>vC

思考與討論3:如圖為齒輪傳動裝置兩個齒輪輪

齒嚙合，A、B兩點分別是兩個齒輪邊緣上的點。

試分析A、B兩點的線速度及角速度關系。

參考答案：A、B兩點的線速度大小相同;當v

一定時，角速度與半徑成反比

ωA/ωB＝r2/r1ωA<ωB

思考討論4：將自行車后輪架起，轉動腳踏板，

說出線速度和角速度的大??？

線速度vA=vB>vC；

角度大?。害谹>ωB=ωC

【例題】一個小孩坐在游樂場的旋轉木馬上，

繞中心軸在水平面內做勻速圓周運動，圓周的半徑

為4.0m。當他的線速度為2.0m/s時，他做勻速

圓周運動的角速度是多少？周期是多少？

分析已知小孩做勻速圓周運動的半徑和線速

度，可以根據(jù)線速度、角速度、周期之間的關系，在教師引導下鍛煉學生的理解

求出他做勻速圓周運動的角速度和周期。學生分析理解計算能力

解:當小孩的線速度為2.0m/s時，他做勻速

圓周運動的角速度

ω＝v/r＝2.0/4.0rad/s＝0.5rad/s

他做勻速圓周運動的周期

T＝2πr/v＝2π×4.0/2.0s＝12.6s

當小孩的線速度為2.0m/s時，他做勻速圓周

運動的角速度是0.5rad/s，周期是12.6s。

課堂練習

1．下列關于勻速圓周運動的說法中，正確的

是()

A．是線速度不變的運動學生練習鞏固所學的知識

B．是角速度不變的運動

C．是角速度不斷變化的運動

D．是相對圓心位移不變的運動

答案：B

2.關于物體做勻速圓周運動，說法正確的是

()

A.線速度不變

B.加速度不變

C.角速度不變

D.周期不變

答案：CD

3、A，B兩物體都做勻速圓周運動，在A轉過

45角的時間內，B轉過了60角，則A物體的角速

°°

度與B的角速度之比為()

A.1:1

B.4:3

C.3:4

D.16:9

答案：C

4、(多選)對于做勻速圓周運動的物體，下列說

法中正確的是()

A．其轉速與角速度成正比，其周期與角速度

成反比

B．運動的快慢可用線速度描述，也可用角速

度來描述

C．勻速圓周運動不是勻速運動，因為其軌跡

是曲線

D．做勻速圓周運動的物體線速度的方向時刻

都在改變，角速度的方向也時刻都在改變

答案：ABC

拓展提高

1、如圖所示為一種早期的自行車，這種不帶

鏈條傳動的自行車前輪的直徑很大，這樣的設計在

當時主要是為了()

A．提高速度B．提高穩(wěn)定性

C．騎行方便D．減小阻力

答案：A

2、兩個大輪半徑相等的皮帶輪的結構如圖所

示，AB兩點的半徑之比為2：1，CD兩點的半徑

之比也為2：1，下列說法正確的是()

A.A、B兩點的線速度之比為vA：vB=1：2

B.A、C兩點的線速度之比為vA：vC=1：1

C.A、C兩點的角速度之比為ωA：ωC=1：2

D.A、D兩點的線速度之比為vA：vD=1：2

答案：C

3、如圖，靜止在地球上的物體都要隨地球一

起轉動，a是位于赤道上的一點，b是位于北緯30

°

的一點，則下列說法正確的是()

A.a、b兩點的運動周期都相同

B.它們的角速度是不同的

C.a、b兩點的線速度大小相同

D.a、b兩點線速度大小之比為2：√3

答案：AD

課堂小結1.線速度：做圓周運動的物體通過的弧長與所