高中物理人教版(2023)必修第二冊(cè)第六章圓周運(yùn)動(dòng)1圓周運(yùn)動(dòng) 優(yōu)質(zhì)課獎(jiǎng)

圓周運(yùn)動(dòng)（節(jié)選）一、任務(wù)分解任務(wù)任務(wù)1：圓周運(yùn)動(dòng)及快慢的描述任務(wù)2：圓周運(yùn)動(dòng)線速度和角速度任務(wù)3：圓周運(yùn)動(dòng)的周期和轉(zhuǎn)速及各物理量間的關(guān)系系任務(wù)4：“同帶”關(guān)聯(lián)和“同軸”關(guān)聯(lián)的約束關(guān)系二、教學(xué)活動(dòng)任務(wù)1：圓周運(yùn)動(dòng)及快慢的描述問(wèn)題情景：如圖1、2、3、4所示。圖1指針尖端圖1指針尖端圖2過(guò)山車(chē)上的某一點(diǎn)圖4自行車(chē)圖3蕩秋千小朋友上的某點(diǎn)圖3蕩秋千小朋友上的某點(diǎn)問(wèn)題問(wèn)題指向的素養(yǎng)目標(biāo)1.圖1、圖2、圖3中物體上的某一點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)有什么共同的特點(diǎn)？知道圓周運(yùn)動(dòng)及勻速圓周運(yùn)動(dòng)的意義(物理觀念)2.圖1和圖2、圖3中物體的圓周運(yùn)動(dòng)有什么不同之處？3.圖4中轉(zhuǎn)動(dòng)自行車(chē)的腳踏板，小齒輪邊緣上的點(diǎn)和后輪邊緣上的點(diǎn)誰(shuí)運(yùn)動(dòng)的快？理由是什么?知道圓周運(yùn)動(dòng)不僅有運(yùn)動(dòng)快慢，還有轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，具有初步的轉(zhuǎn)動(dòng)觀念(物理觀念)4.描述運(yùn)動(dòng)的快慢和描述轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，如何在名稱(chēng)上加以區(qū)分?教學(xué)建議：(1)思維引導(dǎo)建議：圓周運(yùn)動(dòng)是針對(duì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)的，在圖1、圖2、圖3中的物體都應(yīng)該選擇其中的某一點(diǎn)進(jìn)行研究。利用學(xué)生所熟悉的生活中的圓周運(yùn)動(dòng)引入課題，引導(dǎo)學(xué)生分析、概括這類(lèi)運(yùn)動(dòng)的共同特點(diǎn)，得出圓周運(yùn)動(dòng)的定義。學(xué)生以前只接觸運(yùn)動(dòng)快慢，沒(méi)有涉及轉(zhuǎn)動(dòng)快慢，教學(xué)中要通過(guò)學(xué)生熟悉的自行車(chē)進(jìn)行演示，結(jié)合問(wèn)題，引發(fā)比較圓周運(yùn)動(dòng)快慢的不同方式的討論。(2)教學(xué)活動(dòng)建議:對(duì)問(wèn)題1、2，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對(duì)問(wèn)題3，或讓學(xué)生進(jìn)行小組討論后回答，也可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答，其他同學(xué)補(bǔ)充。任務(wù)2：圓周運(yùn)動(dòng)的線速度和角速度圖5圖6問(wèn)題情景：如圖5圖6問(wèn)題問(wèn)題指向的素養(yǎng)目標(biāo)1.如圖5，電扇葉片上任意點(diǎn)的線速度方向如何確定?該方向與半徑間的關(guān)系如何?能根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)方向規(guī)律推斷圓周運(yùn)動(dòng)線速度方向(科學(xué)思維)知道圓周運(yùn)動(dòng)線速度方向與半徑垂直(物理觀念)2.做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)路徑長(zhǎng)度如何確定?線速度大小如何確定?能夠根據(jù)描述運(yùn)動(dòng)快慢的要求確定線速度大小的定義方式(科學(xué)思維)知道線速度大小的定義式(物理觀念)3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度變化嗎？勻速圓周運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)?知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)（物理觀念)4.如圖6中，轉(zhuǎn)動(dòng)腳踏板，自行車(chē)大、小齒輪上的邊緣點(diǎn)線速度大小相等嗎?大、小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢也一樣嗎？知道角速度的定義式和單位（物理觀念)能夠類(lèi)比線速度的定義方法,確定角速度的定義方式(科學(xué)思維)5.前面已經(jīng)給描述轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量取了一個(gè)名字叫角速度，角速度該怎樣定義呢?根據(jù)定義式得到的角速度的單位是什么?6.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度如何變化？電扇同一葉片上離轉(zhuǎn)軸距離不同的各點(diǎn)，角速度是否相同?知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)角速度不變(物理觀念)能夠根據(jù)角速度的定義式分析、解決問(wèn)題(科學(xué)思維)教學(xué)建議：(1）思維引導(dǎo)建議：考慮到學(xué)生已經(jīng)具有的曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向知識(shí)，圓周運(yùn)動(dòng)屬于曲線運(yùn)動(dòng)的一種，可以先讓學(xué)生確定圓周運(yùn)動(dòng)線速度方向?？紤]到學(xué)生的實(shí)際和歷史上對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)線速度大小的定義，線速度的大小定義為弧長(zhǎng)與時(shí)間的比值，即線速度的定義式為。(2）教學(xué)活動(dòng)建議:對(duì)問(wèn)題1，考慮到學(xué)生已經(jīng)有分析、推理的依據(jù)，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答；對(duì)于問(wèn)題2，可以讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答；對(duì)問(wèn)題3、4、5、6，考慮到學(xué)生已經(jīng)具有分析、推理的基礎(chǔ)，可讓學(xué)生獨(dú)立思考后回答。任務(wù)3：圓周運(yùn)動(dòng)的周期和轉(zhuǎn)速及各物理量間的關(guān)系問(wèn)題情景：如圖5所示。問(wèn)題問(wèn)題指向的素養(yǎng)目標(biāo)如圖5，電扇葉片上的每一點(diǎn)都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)整體上具有什么特性?該用什么物理量來(lái)描述運(yùn)動(dòng)具有的周期性?知道周期和轉(zhuǎn)速的意義（物理觀念)2.周期的定義是什么？單位是什么？周期的物理意義是什么？3.轉(zhuǎn)速的定義是什么？單位是什么？轉(zhuǎn)速的物理意義是什么？4.選擇電扇開(kāi)關(guān)的不同擋位,電扇運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期和轉(zhuǎn)速有什么關(guān)系？你的猜想是什么?能證明嗎?知道周期和轉(zhuǎn)速相互之間的關(guān)系（物理觀念)5.圓周中的弧長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)圓心角之間有什么關(guān)系？能用已有知識(shí)推導(dǎo)線速度、角速度、周期(轉(zhuǎn)速）、半徑間的關(guān)系(科學(xué)思維)知道線速度、角速度、周期(轉(zhuǎn)速）、半徑間的關(guān)系（物理觀念)6.本節(jié)課學(xué)到了哪些物理量?你能列出這些物理量并推導(dǎo)出相互之間的關(guān)系嗎？教學(xué)建議：思維引導(dǎo)建議：通過(guò)學(xué)生熟悉的電扇，讓學(xué)生體會(huì)到圓周運(yùn)動(dòng)具有周而復(fù)始的周期性特點(diǎn)，應(yīng)該用體現(xiàn)這種特點(diǎn)的物理量來(lái)描述。具體來(lái)說(shuō)，可以利用轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間，即周期來(lái)比較運(yùn)動(dòng)的快慢，也可以用單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)也即是轉(zhuǎn)速來(lái)比較運(yùn)動(dòng)的快慢，從而得出周期和轉(zhuǎn)速的定義式。數(shù)學(xué)中的弧長(zhǎng)與半徑、圓心角的關(guān)系是推導(dǎo)的基礎(chǔ)，通過(guò)問(wèn)題可以幫助學(xué)生回憶。(2）教學(xué)活動(dòng)建議:對(duì)問(wèn)題1，可在學(xué)生獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生小組討論后再回答；對(duì)問(wèn)題2、3，可讓學(xué)生獨(dú)立回答，其他同學(xué)補(bǔ)充完善；對(duì)問(wèn)題4，可先小組討論再回答；對(duì)問(wèn)題5，可讓學(xué)生獨(dú)立回答，其他同學(xué)補(bǔ)充；對(duì)問(wèn)題6，讓學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo)，完成后展示,其他同學(xué)補(bǔ)充完善。任務(wù)4：“同帶”關(guān)聯(lián)和“同軸”關(guān)聯(lián)的約束關(guān)系問(wèn)題情景：如圖7、8所示。圖7圖7圖8問(wèn)題問(wèn)題指向的素養(yǎng)目標(biāo)1.圖7后輪上的A、B和D三點(diǎn)的角速度有什么關(guān)系？為什么?知道同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體角速度相同，皮帶、摩擦約束的轉(zhuǎn)輪邊緣點(diǎn)線速度相等(物理觀念)能分析與歸納同軸轉(zhuǎn)動(dòng)和皮帶輪、摩擦輪之間的約束關(guān)系（科學(xué)思維)2.圖7大齒輪上的E、F、G、H四點(diǎn)的角速度有什么關(guān)系？為什么?3.角速度相等的這些點(diǎn)具有什么特點(diǎn)?你能得到什么結(jié)論?4.圖7鏈條上各點(diǎn)的線速度大小有什么關(guān)系？為什么?5.圖7大齒輪邊緣點(diǎn)與小齒輪邊緣點(diǎn)的線速度大小有什么關(guān)系？為什么？如果是皮帶關(guān)聯(lián)，或者齒輪直接關(guān)聯(lián)，邊緣點(diǎn)的線速度大小還相等嗎?6.線速度大小相等的這些點(diǎn)具有什么特點(diǎn)?你能得到什么結(jié)論?7.有人說(shuō)圖8中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)得的線帶速度大小就是轉(zhuǎn)盤(pán)邊緣點(diǎn)線速度的大小，你認(rèn)為正確嗎?為什么?知道皮帶約束的轉(zhuǎn)輪邊緣點(diǎn)線速度相等(物理觀念)體會(huì)物理學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)教學(xué)建議：（1）思維引導(dǎo)建議：根據(jù)圖7，先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)定義得出后輪上的A、B、D三點(diǎn)的角速度相等和大齒輪上的E、F、G、H四點(diǎn)的角速度相等，然后引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納得出同軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)角速度相等。根據(jù)圖7，先引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)定義得出鏈條上各點(diǎn)的線速度大小相等，考慮到齒輪與鏈條的同步運(yùn)動(dòng)，可以推得大齒輪和小齒輪邊緣點(diǎn)的線速度大小相等，進(jìn)一步推廣到皮帶關(guān)聯(lián)與齒輪直接關(guān)聯(lián)，然后引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納線速度相等的條件是關(guān)聯(lián)物之間的“