6.1 圆周运动 教学设计-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦圆周运动的描述，涵盖线速度、角速度、周期等物理量及关系，通过地球与月球运动快慢的对话导入，引发认知冲突，搭建从生活实例到物理概念的学习支架。 特色在于融合科学思维与科学探究，通过典例分析（如裱花蛋糕、传动装置）和问题探究（跷跷板）培养模型建构与推理能力，结合生活实例（道闸、陀螺）落实科学态度，助力学生深化物理观念，为教师提供结构化教学方案，提升课堂效率。

高中物理人教版必修第二册 第六章《圆周运动》 第1节 圆周运动 教学设计 上课班级 上课时间 年 月 日 课时： 节 课题 第1节 圆周运动 学习目标 1、 物理观念 1．认识圆周运动、匀速圆周运动，知道线速度、角速度、周期、转速的概念。 2．能构建运动模型，掌握描述圆周运动的各物理量之间的关系。 2、 科学思维 掌握线速度的定义式，理解圆周运动线速度大小、方向的特点，知道什么是匀速圆周运动. 3、 科学探究 能自制实验，探究线速度与角速度的关系及各种传动之间的关系，提高动手实验能力。 四、科学态度与责任 观察生活中的圆周运动特点，体会物理规律应用的方法和意义。 学习重难点 1．描述圆周运动的各物理量之间的关系。 2．三种传动装置。 教学过程 一、新课引入 如图所示，月球绕地球运动，地球绕太阳运动，这两个运动都可看成圆周运动，怎样比较这两个圆周运动的快慢？请看下面地球和月球的“对话”． 地球说：你怎么走得这么慢？我绕太阳运动1 s要走29.79 km，你绕我运动1 s才走1.02 km. 月球说：不能这样说吧！你一年才绕太阳转一圈，我27.3天就能绕你转一圈，到底谁转得慢？ 请问：地球说得对，还是月球说得对？ 答案　地球和月球的说法都是片面的，它们选择描述圆周运动快慢的标准不同．严格来说地球绕太阳运动的线速度比月球绕地球运动的线速度大，而月球绕地球运动的角速度比地球绕太阳运动的角速度大． 2、 教学过程 （一）、线速度 1．定义：物体做圆周运动，在一段很短的时间Δt内，通过的弧长为Δl，则Δl与Δt的比值称为线速度，公式：v＝. 2．意义：描述做圆周运动的物体运动的快慢． 3．方向：线速度为矢(填“标”或“矢”)量，方向为物体做圆周运动时该点的切线方向． 4．匀速圆周运动 (1)定义：如果做圆周运动的质点线速度的大小不随时间变化，这种运动称为匀速圆周运动． (2)性质：线速度的方向是时刻变化的，所以是一种变速运动，这里的“匀速”是指速率不变． (3)匀速圆周运动的线速度v＝.其中l表示质点通过的弧长，t为通过这段弧长所用时间． （二）、角速度 1．定义：物体做圆周运动，在一段很短的时间Δt内，半径转过的角度为Δθ，则Δθ与Δt的比值，称为角速度，公式ω＝. 2．意义：描述物体绕圆心转动的快慢． 3．单位：弧度每秒，符号是rad/s. 4．物体做匀速圆周运动时，角速度不变(填“不变”或“变化”)，此时角速度的大小ω可以用质点所在半径转过的角度θ与所用时间t之比来表示，即ω＝. （三）、线速度、角速度和周期间的关系 1．线速度的大小与周期的关系：v＝. 2．角速度的大小与周期的关系：ω＝. 3．线速度与角速度的关系：v＝ωr. 【典例1】小红同学在体验糕点制作“裱花”环节时，她在绕中心匀速转动的圆盘上放置一块直径8英寸(20 cm)的蛋糕，在蛋糕边缘每隔4 s均匀“点”一次奶油，蛋糕转动一周正好均匀“点”上15点奶油．下列说法正确的是(　　) A．圆盘转动的转速为2π r/min B．圆盘转动的角速度大小为 rad/s C．蛋糕边缘的线速度大小为 m/s D．蛋糕边缘的奶油半个周期内的平均速度为0 答案　B 解析　由题意可知，圆盘转动的周期为T＝15×4 s＝60 s＝1 min，则圆盘转动的转速为1 r /min，A错误；圆盘转动的角速度为ω＝＝ rad/s＝ rad/s，B正确；蛋糕边缘的线速度大小为v＝rω＝0.1× m/s＝ m/s，C错误；蛋糕边缘的奶油半个周期内的平均速度约为＝＝ m/s＝ m/s，故D错误． 问题探究： 跷跷板的支点位于板的中点，两个小朋友坐在两端。 讨论： （1） 在撬动跷跷板的某一时刻，两个小朋友的线速度的大小关系及角速度的大小关系如何？ ［提示］线速度和角速度大小都相同。 （2） 如果跷跷板的支点不在板的中点，那么线速度和角速度的大小关系如何？ ［提示］角速度相同，线速度大小不同。 （四）、三种传动装置。 项目 同轴传动 皮带传动 齿轮传动 装置 A、B两点在同轴的一个圆盘上 两个轮子用皮带连接，A、B两点分别是两个轮子边缘的点 两个齿轮轮齿啮合，A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点(两齿轮的齿数分别为n1、n2) 特点 角速度、周期相同 线速度大小相同 线速度大小相同 转动方向 相同 相同 相反 规律 线速度与半径成正比：＝ 角速度与半径成反比：＝ 周期与半径成正比：＝ 角速度与半径成反比： ＝＝ 周期与半径成正比：＝＝ 【典例2】如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起同轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是rA＝rC＝2rB。若皮带不打滑，求A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的角速度之比和线速度之比。 [解析]　A、B两轮通过皮带传动，皮带不打滑，则A、B两轮边缘的线速度大小相等，即va＝vb或va∶vb＝1∶1 ① 由v＝ωr得ωa∶ωb＝rB∶rA＝1∶2 ② B、C两轮固定在一起同轴转动，则B、C两轮的角速度相等，即ωb＝ωc或ωb∶ωc＝1∶1 ③ 由v＝ωr得vb∶vc＝rB∶rC＝1∶2 ④ 由②③得ωa∶ωb∶ωc＝1∶2∶2 由①④得va∶vb∶vc＝1∶1∶2。 [答案]　1∶2∶2　1∶1∶2 板书设计 1.物理量的定义 （1）线速度：单位时间（ 内）转过的弧长。 （2）角速度：单位时间（ 内）转过的圆心角。 （3）周期：转一圈所用的时间。 （4）频率（转速） 单位时间内转过的圈数。 2.各物理量之间的关系 （1） （2） （3） 当v一定时，ω与r成反比； 当ω一定时，v与r成正比． 3．线速度与周期、转速的关系式：v＝＝2πrn. 4．角速度与周期、转速的关系式：ω＝＝2πn. 课后作业 1.如图为车牌自动识别系统的直杆道闸，离地面高为 的细直杆可绕 在竖直面内匀速转动。汽车从自动识别线 处到达直杆处的时间为 ，自动识别系统的反应时间为 ；汽车可看成高 的长方体，其左侧面底边在 直线上，且 到汽车左侧面的距离为 ，要使汽车安全通过道闸，直杆转动的角速度至少为( ) A. B. C. D. 2.如图所示是一个玩具陀螺．a、b和c是陀螺上的三个点．当陀螺绕垂直于水平地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是(　　) A．a、b和c三点的线速度大小相等 B．a、b和c三点的角速度相等 C．a、b的角速度比c的大 D．c的线速度比a、b的大 3.水平放置的圆筒绕其中心对称轴OO′匀速转动，转动的角速度ω＝2.5 π rad/s，筒壁上P处有一小圆孔，筒壁很薄，筒的半径R＝2 m；如图所示，当圆孔正上方某高度h处有一小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径，试通过计算求小球恰好落入圆筒小孔时，释放小球的高度h(空气阻力不计，g取10 m/s2)。 答案 1.[解析]由题意可知，横杆转动的时间为 ，在 的时间内，横杆上距离 点 的点（即 点的正上方）至少要抬高的高度为 ，则在此时间内横杆至少转过的角度为 ，直杆转动的角速度至少为 。 2.答案　B 解析　同一物体上的三点绕同一竖直轴转动，因此角速度相同，由v＝ωr，c的半径最小，故它的线速度最小，a、b的半径相同，二者的线速度大小相等，故选B. 3.[解析]　设小球做自由落体运动下落h高度历时为t， 则：h＝gt2， 要使小球恰好落入小孔，对于圆筒的运动需满足： 2kπ＝ωt(k＝1，2，3…) 联立以上两式并代入数据， 解得释放小球的高度h为： h＝k2 m(k＝1，2，3…)。 [答案]　h＝k2 m(k＝1，2，3…) 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $