2023高中物理圓周運(yùn)動(dòng)教案大全
在物理學(xué)中，圓周運(yùn)動(dòng)(circular motion)是在圓上轉(zhuǎn)圈：一個(gè)圓形路徑或軌跡。當(dāng)考慮一件物體的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的體積大小可以被忽略，并將其看成一質(zhì)點(diǎn)(在空氣動(dòng)力學(xué)上除外)。接下來(lái)是小編為大家整理的2020高中物理圓周運(yùn)動(dòng)教案大全，希望大家喜歡!
2020高中物理圓周運(yùn)動(dòng)教案大全一
圓周運(yùn)動(dòng)
一、考綱要求
1.掌握描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及它們之間的關(guān)系
2.理解向心力公式并能應(yīng)用;了解物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件.
二、知識(shí)梳理
1.描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量
(1)線速度：描述物體圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量.
v= = .
(2)角速度：描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量.
ω= = .
(3)周期和頻率：描述物體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量.
T= ，T= .
(4)向心加速度：描述速度方向變化快慢的物理量.
an=rω2= =ωv= r.
2.向心力
(1)作用效果：產(chǎn)生向心加速度，只改變速度的方向，不改變速度的大小.
(2)大?。篎=m =mω2r=m =mωv=4π2mf2r
(3)方向：總是沿半徑方向指向圓心，時(shí)刻在改變，即向心力是一個(gè)變力.
(4)來(lái)源：向心力可以由一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的合力提供，還可以由一個(gè)力的分力提供.
3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)與非勻速圓周運(yùn)動(dòng)
(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)
?、俣x：線速度大小不變的圓周運(yùn)動(dòng) .
?、谛再|(zhì)：向心加速度大小不變，方向總是指向圓心的變加速曲線運(yùn)動(dòng).
③質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件
合力大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心.
(2)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)
?、俣x：線速度大小、方向均發(fā)生變化的圓周運(yùn)動(dòng).
?、诤狭Φ淖饔?/p>
a.合力沿速度方向的分量Ft產(chǎn)生切向加速度，F(xiàn)t=mat，它只改變速度的方向.
b.合力沿半徑方向的分量Fn產(chǎn)生向心加速度，F(xiàn)n=man，它只改變速度的大小.
4.離心運(yùn)動(dòng)
(1)本質(zhì)：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切
線方向飛出去的傾向.
(2)受力特點(diǎn)(如圖所示)
?、佼?dāng)F=mrω2時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng);
?、诋?dāng)F=0時(shí)，物體沿切線方向飛出;
③當(dāng)F
為實(shí)際提供的向心力.
?、墚?dāng)F>mrω2時(shí)，物體逐漸向圓心靠近，做向心運(yùn)動(dòng).
三、要點(diǎn)精析
1.圓周運(yùn)動(dòng)各物理量間的關(guān)系
2.對(duì)公式v=ωr和a= =ω2r的理解
(1)由v=ωr知，r一定時(shí)，v與ω成正比;ω一定時(shí)，v與r成正比;v一定時(shí)，ω與r成反比.
(2)由a= =ω2r知，在v一定時(shí)，a與r成反比;在ω一定時(shí)，a與r成正比.
3.常見(jiàn)的三種傳動(dòng)方式及特點(diǎn)
(1)皮帶傳動(dòng)：如圖甲、乙所示，皮帶與兩輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA=vB.
(2)摩擦傳動(dòng)：如圖甲所示，兩輪邊緣接觸，接觸點(diǎn)無(wú)打滑現(xiàn)象時(shí)，兩輪邊緣線速度大小相等，即vA=vB.
(3)同軸傳動(dòng)：如圖乙所示，兩輪固定在一起繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等，即ωA=ωB.
4.向心力的來(lái)源
向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一個(gè)向心力.
5.向心力的確定
(1)先確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道所在的平面，確定圓心的位置.
(2)再分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力就是向心力.
6.圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題
臨界問(wèn)題廣泛地存在于中學(xué)物理中，解答臨界問(wèn)題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷臨界狀態(tài)，再選擇相應(yīng)的規(guī)律靈活求解，其解題步驟為：
(1)判斷臨界狀態(tài)：有些題目中有“剛好”“恰好”“正好”等字眼，明顯表明題述的過(guò)程存在著臨界點(diǎn);若題目中有“取值范圍”“多長(zhǎng)時(shí)間”“多大距離”等詞語(yǔ)，表明題述的過(guò)程存在著“起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界狀態(tài);若題目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明題述的過(guò)程存在著極值，這個(gè)極值點(diǎn)也往往是臨界狀態(tài).
(2)確定臨界條件：判斷題述的過(guò)程存在臨界狀態(tài)之后，要通過(guò)分析弄清臨界狀態(tài)出現(xiàn)的條件，并以數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來(lái).
(3)選擇物理規(guī)律：當(dāng)確定了物體運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài)和臨界條件后，對(duì)于不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程或現(xiàn)象，要分別選擇相對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律，然后再列方程求解.
7.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的“輕繩、輕桿”
[模型概述]
在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)至軌道最高點(diǎn)時(shí)的受力情況可分為兩類.一是無(wú)支撐(如球與繩連接，沿內(nèi)軌道的“過(guò)山車”等)，稱為“輕繩模型”;二是有支撐(如球與桿連接，小球在彎管內(nèi)運(yùn)動(dòng)等)，稱為“輕桿模型”.
[模型條件]
(1)物體在豎直平面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動(dòng).
(2)“輕繩模型”在軌道最高點(diǎn)無(wú)支撐，“輕桿模型”在軌道最高點(diǎn)有支撐.
[模型特點(diǎn)]
該類問(wèn)題常有臨界問(wèn)題，并伴有“最大”“最小”“剛好”等詞語(yǔ)，現(xiàn)對(duì)兩種模型分析比較如下：
? 繩模型 桿模型 常見(jiàn)類型 均是沒(méi)有支撐的小球 均是有支撐的小球 過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件 由mg=m 得v臨= 由小球恰能做圓周運(yùn)動(dòng)得v臨=0 討論分析 (1)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，v≥ ，F(xiàn)N+mg=m ，繩、圓軌道對(duì)球產(chǎn)生彈力FN(2)不能過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，v< ，在到達(dá)最高點(diǎn)前小球已經(jīng)脫離了圓軌道 (1)當(dāng)v=0時(shí)，F(xiàn)N=mg，F(xiàn)N為支持力，沿半徑背離圓心(2)當(dāng)0 時(shí)，F(xiàn)N+mg=m ，F(xiàn)N指向圓心并隨v的增大而增大
四、典型例題
1.質(zhì)量為m的小球由輕繩a、b分別系于一輕質(zhì)木架上的A和C點(diǎn)，繩長(zhǎng)分別為la、lb，如圖所示，當(dāng)輕桿繞軸BC以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩a在豎直方向，繩b在水平方向，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圖示位置時(shí)，繩b被燒斷的同時(shí)輕桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，則(? )
A.小球仍在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B.在繩b被燒斷瞬間，繩a中張力突然增大 C.若角速度ω較小，小球在垂直于平面ABC的豎直平面內(nèi)擺動(dòng) D.繩b未被燒斷時(shí)，繩a的拉力大于mg，繩b的拉力為mω2lb 【答案】BC
【解析】根據(jù)題意，在繩b被燒斷之前，小球繞BC軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，豎直方向上受力平衡，繩a的拉力等于mg，D錯(cuò)誤;繩b被燒斷的同時(shí)輕桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)小球具有垂直平面ABC向外的速度，小球?qū)⒃诖怪庇谄矫鍭BC的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，若ω較大，則在該平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若ω較小，則在該平面內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)，C正確，A錯(cuò)誤;繩b被燒斷瞬間，繩a的拉力與重力的合力提供向心力，所以拉力大于小球的重力，繩a中的張力突然變大了，B正確.
2.下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法，正確的是(? )
A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小保持不變，所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體沒(méi)有加速度 B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，雖然速度大小不變，但方向時(shí)刻都在改變，所以必有加速度 C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，加速度的大小保持不變，所以是勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D.勻速圓周運(yùn)動(dòng)加速度的方向時(shí)刻都在改變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速曲線運(yùn)動(dòng) 【答案】BD
【解析】速度和加速度都是矢量，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，雖然速度大小不變，但方向時(shí)刻在改變，速度時(shí)刻發(fā)生變化，必然具有加速度.加速度大小雖然不變，但方向時(shí)刻在改變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng).故本題選B、D.
3.雨天野外騎車時(shí)，在自行車的后輪輪胎上常會(huì)粘附一些泥巴，行駛時(shí)感覺(jué)很“沉重”.如果將自行車后輪撐起，使后輪離開地面而懸空，然后用手勻速搖腳踏板，使后輪飛速轉(zhuǎn)動(dòng)，泥巴就被甩下來(lái).如圖所示，圖中a、b、c、d為后輪輪胎邊緣上的四個(gè)特殊位置，則(? )
A.泥巴在圖中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度 B.泥巴在圖中的b、d位置時(shí)最容易被甩下來(lái) C.泥巴在圖中的c位置時(shí)最容易被甩下來(lái) D.泥巴在圖中的a位置時(shí)最容易被甩下來(lái) 【答案】C
【解析】當(dāng)后輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由a=Rω2知a、b、c、d四個(gè)位置的向心加速度大小相等，A錯(cuò)誤.在角速度ω相同的情況下，泥巴在a點(diǎn)有Fa+mg=mω2R，在b、d兩點(diǎn)有Fb=Fd=mω2R，在c點(diǎn)有Fc-mg=mω2R.所以泥巴與輪胎在c位置的相互作用力最大，最容易被甩下來(lái)，故B、D錯(cuò)誤，C正確.
4.如圖所示，在雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中，有時(shí)會(huì)看到被男運(yùn)動(dòng)員拉著的女運(yùn)動(dòng)員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場(chǎng)面，目測(cè)體重為G的女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)和水平冰面的夾角約為30°，重力加速度為g，估算該女運(yùn)動(dòng)員(? )
A.受到的拉力為 G B.受到的拉力為2G C.向心加速度為 g D.向心加速度為2g 【答案】B
【解析】對(duì)女運(yùn)動(dòng)員受力分析，由牛頓第二定律得，水平方向FTcos 30°=ma，豎直方向FTsin 30°-G=0，解得FT=2G，a= g，A、C、D錯(cuò)誤，B正確.
5.如圖所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法正確的是(? )
A.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壍繮a做離心運(yùn)動(dòng) B.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng) C.若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng) D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc運(yùn)動(dòng) 【答案】A
【解析】在水平面上，細(xì)繩的拉力提供m所需的向心力，當(dāng)拉力消失，物體受力合為零，將沿切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確.當(dāng)拉力減小時(shí)，將沿pb軌道做離心運(yùn)動(dòng)，故BD錯(cuò)誤當(dāng)拉力增大時(shí)，將沿pc軌道做近心運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤.故選：A.
6.(多選)如圖(a)所示，小球的初速度為v0，沿光滑斜面上滑，能上滑的最大高度為h.在圖(b)中，四個(gè)小球的初速度均為v0，在A中，小球沿一光滑軌道內(nèi)側(cè)向上運(yùn)動(dòng)，軌道半徑大于h;在B中，小球沿一光滑軌道內(nèi)側(cè)向上運(yùn)動(dòng)，軌道半徑小于h;在C中，小球沿一光滑軌道內(nèi)側(cè)向上運(yùn)動(dòng)，軌道直徑等于h;在D中，小球固定在輕桿的下端，輕桿的長(zhǎng)度為h的一半，小球隨輕桿繞O點(diǎn)向上轉(zhuǎn)動(dòng).則小球上升的高度能達(dá)到h的有 (? )
【答案】AD
【解析】A中，RA>h，小球在軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)v=0時(shí)，上升高度h<ra，故不存在脫軌現(xiàn)象，a滿足題意;d中輕桿連著小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)時(shí)有v=0，此時(shí)小球恰好可到達(dá)最高點(diǎn)，d滿足題意;而b、c都存在脫軌現(xiàn)象，脫軌后最高點(diǎn)速度不為零，因此上升高度h′<h，故應(yīng)選a、d.< p="">
7.如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定，另一端系一質(zhì)量為m的小球.給小球一個(gè)合適的初速度，小球便可在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ.下列說(shuō)法中正確的是 (? )
A.小球受重力、繩的拉力和向心力作用 B.小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為L(zhǎng) C.θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的速度越大 D.θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的周期越大 【答案】C
【解析】小球只受重力和繩的拉力作用，合力大小為F=mgtan θ，半徑為R=Lsin θ，A、B錯(cuò)誤;小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由重力和繩的拉力的合力提供的，則mgtan θ=m ，得到v=sin θ ，θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的速度越大，C正確;周期T= =2π ，θ越大，小球運(yùn)動(dòng)的周期越小，D錯(cuò)誤.
8.如圖所示，足夠長(zhǎng)的斜面上有a、b、c、d、e五個(gè)點(diǎn)，ab=bc=cd=de，從a點(diǎn)水平拋出一個(gè)小球，初速度為v時(shí)，小球落在斜面上的b點(diǎn)，落在斜面上時(shí)的速度方向與斜面夾角為θ;不計(jì)空氣阻力，初速度為2v時(shí)(? )
A.小球可能落在斜面上的c點(diǎn)與d點(diǎn)之間 B.小球一定落在斜面上的e點(diǎn) C.小球落在斜面時(shí)的速度方向與斜面夾角大于θ D.小球落在斜面時(shí)的速度方向與斜面夾角也為θ 【答案】BD
【解析】設(shè)ab=bc=cd=de=L0，斜面傾角為α，初速度為v時(shí)，小球落在斜面上的b點(diǎn)，則有L0cos α=vt1，L0sin α= .初速度為2v時(shí)，則有Lcos α=2vt2，Lsin α= ，聯(lián)立解得L=4L0，即小球一定落在斜面上的e點(diǎn)，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤;由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，小球落在斜面時(shí)的速度方向與斜面夾角也為θ，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.
9.物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力F需由物體運(yùn)動(dòng)情況決定，合力提供的向心力F供由物體受力情況決定.若某時(shí)刻F需=F供，則物體能做圓周運(yùn)動(dòng);若F需>F供，物體將做離心運(yùn)動(dòng);若F需
(1)為保證小球能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，在A點(diǎn)至少應(yīng)施加給小球多大的水平速度?
(2)在小球以速度v1=4 m/s水平拋出的瞬間，繩中的張力為多少?
(3)在小球以速度v2=1 m/s水平拋出的瞬間，繩中若有張力，求其大小;若無(wú)張力，試求繩子再次伸直時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間.
【答案】(1) ?m/s (2)3 N (3)無(wú)張力，0.6 s
【解析】(1)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件為重力剛好提供最高點(diǎn)時(shí)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即mg=m= ，解得v0= = m/s.
(2)因?yàn)関1>v0，故繩中有張力.根據(jù)牛頓第二定律有FT+mg=m ，代入數(shù)據(jù)得繩中張力FT=3 N.
(3)因?yàn)関2
10.在高級(jí)瀝青鋪設(shè)的高速公路上，汽車的設(shè)計(jì)時(shí)速是108 km/h.汽車在這種路面上行駛時(shí)，它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的0.6倍.
(1)如果汽車在這種高速公路的水平彎道上拐彎，假設(shè)彎道的路面是水平的，其彎道的最小半徑是多少?
(2)如果高速公路上設(shè)計(jì)了圓弧拱形立交橋，要使汽車能夠以設(shè)計(jì)時(shí)速安全通過(guò)圓弧拱橋，這個(gè)圓弧拱形立交橋的半徑至少是多少?(取g=10 m/s2)
【答案】(1)150 m (2)90 m
【解析】(1)汽車在水平路面上拐彎，可視為汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由車與路面間的靜摩擦力提供，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，由向心力公式可知這時(shí)的半徑最小，有Fmax=0.6mg=m ，由速度v=108 km/h=30 m/s得，彎道半徑rmin=150 m.
(2)汽車過(guò)圓弧拱橋，可看做在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，根據(jù)向心力公式有mg-FN=m .為了保證安全通過(guò)，車與路面間的彈力FN必須大于等于零，有mg≥m ，則R≥90 m.
11.游樂(lè)園的小型“摩天輪”上對(duì)稱地分布著8個(gè)吊籃，每個(gè)吊籃內(nèi)站著一個(gè)質(zhì)量為m的同學(xué)，如圖所示，“摩天輪”在豎直平面內(nèi)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若某時(shí)刻轉(zhuǎn)到頂點(diǎn)a上的甲同學(xué)讓一小重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，并立即通知下面的同學(xué)接住，結(jié)果重物開始下落時(shí)正處在c處的乙同學(xué)恰好在第一次到達(dá)最低點(diǎn)b處時(shí)接到重物，已知“摩天輪”半徑為R，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力.求：
(1)接住重物前，重物自由下落的時(shí)間t.
(2)人和吊籃隨“摩天輪”運(yùn)動(dòng)的線速度大小v.
(3)乙同學(xué)在最低點(diǎn)處對(duì)吊籃的壓力FN.
【答案】(1)2
(2)
(3)(1+ )mg;豎直向下
【解析】(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：2R= gt2，t=2 .
2020高中物理圓周運(yùn)動(dòng)教案大全二
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能
1、知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速，它就是圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力。會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源。
2、理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。
3、知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度。
過(guò)程與方法
1、通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生的分析和解決問(wèn)題的能力.
2、通過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力.
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問(wèn)題。
★教學(xué)重點(diǎn)：在具體問(wèn)題中能找到向心力，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題。
★教學(xué)難點(diǎn)1、具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源。2、關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的討論和分析。
【學(xué)情分析】學(xué)生通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)已經(jīng)初步的掌握了解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般方法，在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課在深入的探討生活中的圓周運(yùn)動(dòng)，特別是臨界問(wèn)題的解決。
【教材分析】討論教科書中的這幾個(gè)實(shí)例時(shí)，要抓住這樣的基本思想，即先分析物體所受的力，然后列出方程、解方程。
【教學(xué)手段和設(shè)施】探究式教學(xué)。一個(gè)透明的塑料瓶和一個(gè)過(guò)山車演示儀
【教學(xué)過(guò)程】
溫故知新
1、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的受力特點(diǎn)：合外力提供向心力。
2、向心力公式的復(fù)習(xí)：Fn=man=m =mr =mr( )2
3、汽車過(guò)橋問(wèn)題的回顧：
豎直方向的合力提供圓周
運(yùn)動(dòng)需要的向心力
mg-FN=m mg-FN=m
.課堂引入：向?qū)W生展示過(guò)山車的圖片和演示水流星的表演，并提出問(wèn)題：為什么在最高點(diǎn)時(shí)過(guò)山車不下落?水不流下呢?要解開這一謎團(tuán)，就一起來(lái)走進(jìn)本節(jié)——《豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)》。
課堂自主導(dǎo)學(xué)
繩模型
繩拴小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)
【演示】用一細(xì)繩拴住一重物在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)
【問(wèn)題探討】
(1)分析小球在最低點(diǎn)的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)系
(2)分析小球在最高點(diǎn)的情況
具體步驟：引導(dǎo)學(xué)生按步驟進(jìn)行。
1、對(duì)小球受力分析。2、列式
3、根據(jù)公式分析當(dāng)速度減小，什么隨之發(fā)生變化，如何變?
【點(diǎn)撥】
1、當(dāng)小球恰好通過(guò)最高點(diǎn)，應(yīng)滿足拉力___，此時(shí)小球通過(guò)最高點(diǎn)的速度是最小的，通常情況下叫臨界速度V0。此時(shí)___提供向心力，有______，求得V0=___。
2、若在最高點(diǎn)小球速度小于V0，小球?qū)⒃赺__重力的作用下下落。
(mg>m ，球做近心運(yùn)動(dòng))
3、若在最高點(diǎn)小球速度大于V0，小球?qū)⒃赺__的作用下做圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)向心力由______共同提供。列式：______。
(二)小球在豎直光滑軌道面內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)。(過(guò)山車模型)
(學(xué)生分析討論回答結(jié)果)
小球在最高點(diǎn)向心力來(lái)源?
列式：____________
在最低點(diǎn)向心力來(lái)源?
列式：____________
3.小球恰好通過(guò)最高點(diǎn)，應(yīng)滿足彈力__，列式_____得臨界速度V0=__。
4. 若在最高點(diǎn)小球速度小于V0，小球?qū)⒃赺__重力的作用下下落。
5. 若在最高點(diǎn)小球速度大于V0，小球?qū)⒃赺__的作用下做圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)向心力由______共同提供。列式即為______。
(三)水流星模型。(自主學(xué)習(xí))
2020高中物理圓周運(yùn)動(dòng)教案大全三
一、教材分析
《勻速圓周運(yùn)動(dòng)》為高中物理必修2第五章第4節(jié).它是學(xué)生在充分掌握了曲線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的處理方法后，接觸到的又一個(gè)美麗的曲線運(yùn)動(dòng)，本節(jié)內(nèi)容作為該章節(jié)的重要部分，主要要向?qū)W生介紹描述圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)基本概念，為后繼的學(xué)習(xí)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
人教版教材有一個(gè)的特點(diǎn)就是以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，讓學(xué)生得出感性認(rèn)識(shí)，再通過(guò)理論分析總結(jié)出規(guī)律，從而形成理性認(rèn)識(shí)。
教科書在列舉了生活中了一些圓周運(yùn)動(dòng)情景后，通過(guò)觀察自行車大齒輪、小齒輪、后輪的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)，提出了描述圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)快慢的問(wèn)題。
二、教學(xué)目標(biāo)
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)。理解線速度的概念;理解角速度和周期的概念，會(huì)用它們的公式進(jìn)行計(jì)算。
?、诶斫饩€速度、角速度、周期之間的關(guān)系：v=rω=2πr/T。
③理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。
?、苣軌蛴脛蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和解決具體情景中的問(wèn)題。
2.過(guò)程與方法
?、龠\(yùn)用極限思維理解線速度的瞬時(shí)性和矢量性.掌握運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)去分析有關(guān)問(wèn)題。
?、隗w會(huì)有了線速度后，為什么還要引入角速度.運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)角速度的單位。
3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀
①通過(guò)極限思想和數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，體會(huì)學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)系，建立普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。
?、隗w會(huì)應(yīng)用知識(shí)的樂(lè)趣，感受物理就在身邊，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
③進(jìn)行愛(ài)的教育。在與學(xué)生的交流中，表達(dá)關(guān)愛(ài)和賞識(shí)，如微笑著對(duì)學(xué)生說(shuō)“非常好!”“你們真棒!”“分析得對(duì)!”讓學(xué)生得到肯定和鼓勵(lì)，心情愉快地學(xué)習(xí)。
三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.重點(diǎn)
①理解線速度、角速度、周期的概念及引入的過(guò)程;
?、谡莆账鼈冎g的聯(lián)系。
2.難點(diǎn)
?、倮斫饩€速度、角速度的物理意義及概念引入的必要性;
②理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。
四、學(xué)情分析
學(xué)生已有的知識(shí)：
1.瞬時(shí)速度的概念
2.初步的極限思想
3.思考、討論的習(xí)慣
4.數(shù)學(xué)課中對(duì)角度大小的表示方法
五、教學(xué)方法與手段
演示實(shí)驗(yàn)、展示圖片、觀看視頻、動(dòng)畫;
討論、講授、推理、概括
師生互動(dòng)，生生互動(dòng)，
六、教學(xué)設(shè)計(jì)
(一)導(dǎo)入新課(認(rèn)識(shí)圓周運(yùn)動(dòng))
●通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、展示圖片、觀看視頻、動(dòng)畫，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，
演示小球在水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)
展示自行車、鐘表、電風(fēng)扇等圖片
觀看地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫
觀看花樣滑冰視頻
提出問(wèn)題：它們的運(yùn)動(dòng)有什么共同點(diǎn)?答：它們的軌跡是一個(gè)圓.
師：對(duì)，這就是我們今天要研究的圓周運(yùn)動(dòng)
觀看動(dòng)畫，思考問(wèn)題：這兩個(gè)球勻速圓周運(yùn)動(dòng)有什么不同?答：快慢不同
提出問(wèn)題：如何描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢?
學(xué)生動(dòng)手，分組實(shí)踐，觀察自行車的傳動(dòng)裝置，思考與討論：
自行車的大齒輪，小齒輪，后輪中的質(zhì)點(diǎn)都在做圓周運(yùn)動(dòng)。
比較哪些點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得更快些?說(shuō)說(shuō)你比較的理由。
討論后，展示自行車傳動(dòng)裝置圖片(或視頻)，進(jìn)一步提問(wèn)：如何比較物體圓周運(yùn)動(dòng)快慢?師生共同分析，小結(jié)可能的比較方法：
方案1：比較物體在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)短
方案2：比較物體在一段時(shí)間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度大小
方案3：比較物體轉(zhuǎn)過(guò)一圈所用時(shí)間的多少
方案4：比較物體在一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)
注意：在與學(xué)生交流時(shí)表達(dá)鼓勵(lì)和賞識(shí)：如“非常好!”、“你(們)真棒!”、“說(shuō)得對(duì)!”等。
(二)新課教學(xué)
描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量
線速度
學(xué)生閱讀課文有關(guān)內(nèi)容，思考并討論以下問(wèn)題：
1.線速度是怎么定義的?單位是什么?
2.線速度的方向怎樣?請(qǐng)說(shuō)出圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向是怎么確定的。
3.物體勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度有什么特點(diǎn)?
4.為什么說(shuō)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)?這里的“勻速”是指什么不變?
生生互動(dòng)，師生互動(dòng)后，概括如下：點(diǎn)擊幻燈片，全方位學(xué)習(xí)小結(jié)線速度的概念;并通過(guò)砂輪切割的視頻，讓學(xué)生感受圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向。如下：
線速度：
定義：質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng) Δl 和所用時(shí)間 Δt 的比值叫做線速度。
大?。簐=Δl/Δt (分析：當(dāng)Δt很小時(shí)，v即圓周各點(diǎn)的瞬時(shí)速度。)
單位：m/s 方向：沿圓周上該點(diǎn)的切線方向(看砂輪工作視頻)。
物理意義：描述通過(guò)弧長(zhǎng)的快慢。
勻速圓周運(yùn)動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)，并且線速度的大小處處相等，這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
看動(dòng)畫，學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念：質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)，并且線速度的大小處處相等，這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。(請(qǐng)學(xué)生再舉幾個(gè)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例)
關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題討論：
1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度是不變的嗎?此處的“勻速”是指速度不變嗎?
2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)嗎?
注意：在與學(xué)生交流時(shí)表達(dá)鼓勵(lì)和賞識(shí)：如“很好!”“你(們)真了不起!”等。
討論后，小結(jié)如下：
勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)!(線速度的方向時(shí)刻改變)
“勻速”指速率不變
勻速圓周運(yùn)動(dòng)是線速度大小不變的運(yùn)動(dòng)!
角速度
看圖片，回答問(wèn)題：(轉(zhuǎn)向角速度學(xué)習(xí))
觀察自行車的傳動(dòng)裝置，分析P點(diǎn)和N點(diǎn)，M點(diǎn)和N點(diǎn)哪點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得更快些?哪點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)得更快些?請(qǐng)同學(xué)們討論一下!
通過(guò)討論，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，原來(lái)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快與轉(zhuǎn)動(dòng)得快不是一回事!有必要引入一個(gè)表示轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量──角速度(轉(zhuǎn)入角速度學(xué)習(xí))
注意：在與學(xué)生交流時(shí)表達(dá)鼓勵(lì)和賞識(shí)：如“分析得好!”“不錯(cuò)!”等。
下面我們研究描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量──角速度
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