6.1 圆周运动 教学设计 -2026-2027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线速度、角速度、周期、转速概念及v=ωr关系，通过自行车大小齿轮转动情境导入，制造“哪个点运动更快”的认知冲突，搭建从生活实例到定量描述的学习支架。 以核心素养为导向，物理观念上构建完整描述体系，科学思维通过比值定义迁移和皮带传动等模型建构发展推理能力，科学探究结合地球自转、时钟等实例实验测量。情境比较与问题驱动的学科方法，助学生深化概念理解，为教师提供清晰教学思路和实用反馈策略。

教学设计 课程名称 圆周运动 教师姓名 授课时长 40分钟 知识点来源 学科：物理　　年级：高一　　教材版本：人教版（2019）必修第二册 课题：第六章　圆周运动　第1节　圆周运动 知识点描述 圆周运动：运动轨迹为圆周或一段圆弧的运动，如摩天轮、电风扇叶片上的点、时钟指针尖等。 线速度：做圆周运动的质点通过的弧长与所用时间之比，，方向沿圆周切线方向，描述沿圆周运动的快慢。 匀速圆周运动：线速度大小处处相等的圆周运动；“匀速”指速率不变，方向时刻改变，故匀速圆周运动是变速运动。 角速度：质点与圆心连线转过的角度与所用时间之比，，单位，描述绕圆心转动的快慢。 周期与转速：做匀速圆周运动的物体运动一周所用时间叫周期；单位时间内转过的圈数叫转速（）。。 线速度与角速度的关系：；皮带传动（不打滑）两轮边缘线速度相等，同轴转动角速度相等。 教学目标（指向核心素养） 一、物理观念 1.建立线速度、角速度、周期、转速等描述圆周运动的概念，理解匀速圆周运动是变速运动。 2.知道及各物理量间的换算关系，形成描述圆周运动快慢的完整物理观念。 二、科学思维 1.经历从直线运动的“快慢”描述迁移到圆周运动“快慢”描述的过程，体会物理量定义的比值思想。 2.通过皮带传动、同轴转动等模型比较线速度与角速度关系，发展模型建构与推理能力。 三、科学探究 1.从自行车大小齿轮、时钟指针等实际问题出发，比较不同点运动的快慢并提出可量化的问题。 2.通过实验测量（或估测）圆周运动的周期与半径，计算线速度与角速度并交流结果。 四、科学态度与责任 1.在机械传动、航天器等情境中体会圆周运动描述的实用价值。 2.养成规范使用单位（rad、r/s换算）与严谨分析的习惯。 教学重点 线速度、角速度、周期、转速的概念及v=ωr关系；传动问题中“同缘线速度相等、同轴角速度相等”的判断。 教学难点 理解匀速圆周运动中线速度方向时刻改变所以是变速运动；在不同传动装置中正确选用v=ωr分析问题。 适用对象 高一年级学生（人教版2019·必修第二册） 课型 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他 教学用途 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他 设计思路 教材与学情：学生能列举大量圆周运动实例，但对“如何比较圆周运动快慢”缺少统一量化方法，易与直线运动快慢混淆。 设计主线：情境比较→引入线速度与角速度→匀速圆周运动辨析→周期转速→v=ωr及传动应用，全课40分钟。 难点突破：用自行车大小齿轮、时钟等真实装置讨论“相同线速度”与“相同角速度”的区别，突破概念理解。 反馈矫正：设置“大齿轮与小齿轮哪个转得快”等问题即时追问，纠正“线速度大角速度一定大”等错误。 教 学 过 程 环节 内 容 设计意图 一、导入新课 （约4分钟） 【情境引入】把自行车后轮架起转动脚踏板：大小齿轮边缘的点哪个运动更快？同一齿轮上离轴远近不同的点呢？ 【设问】仅凭“快”与“慢”说不清，怎样定量描述圆周运动的快慢？——引出课题。 用“结论不一致”的真实问题制造认知冲突，引出描述圆周运动的多个物理量。 二、新课教学（一） （约14分钟） 1.线速度：，方向沿圆弧切线方向；描述沿圆周运动的快慢。 2.匀速圆周运动：线速度大小处处相等；速度方向时刻改变，因此是变速运动（“匀速”指速率不变）。 3.角速度：（以弧度为单位），描述绕圆心转动的快慢，单位。 4.生活实例：链条带动大小齿轮，边缘线速度相等但角速度不同；钟表分针、时针角速度不同。 图6.1-1 曲线运动的线速度 从“弧长”与“角度”两个角度分别定义快慢，帮助学生建立线速度与角速度的物理意义。 三、新课教学（二） （约12分钟） 1.周期与转速：；为每秒转数，。 2.推导：，，即。 3.公式应用：；比较各物理量时必须明确“哪个量不变”。 4.传动分析：皮带（齿轮）传动边缘v相等→ω与r成反比；同轴转动ω相等→v与r成正比。 图6.1-2 自行车的齿轮与链条 以自行车、皮带轮为载体讨论v=ωr的三种变量关系，让公式在具体装置中“活”起来。 四、巩固练习 （约6分钟） 1.地球自转：求赤道与北京（约北纬40°）处物体随地球自转的角速度与线速度。 【答】地球上各处随地球自转的周期相同，，所以角速度也相同： rad/s。线速度 ，其中 r 是该处到地轴的距离。赤道处 ，；北京在北纬 40°，，。可见各处角速度相同（都等于地球自转的角速度），线速度随纬度升高而减小，赤道处最大。 2.时钟：分针与时针角速度之比、针尖线速度之比（长度比1.4∶1）。 【答】分针转一圈用 ，时针转一圈用 。由 得角速度之比 。针尖线速度 ，已知针长之比 ，所以线速度之比 ，即分针针尖的线速度约是时针针尖的 17 倍。 3.计算旋转木马半径、线速度时的角速度与周期。 【答】由 得角速度 rad/s；周期 s，也可用 s。即旋转木马的角速度为 0.50 rad/s，周期约为 12.6 s。 用地球自转、时钟等真实数据训练概念与公式运用，体会“同轴同ω、同缘同v”。 五、课堂小结与作业 （约4分钟） 1.知识小结：、、、四个量及。 2.方法小结：比较圆周运动快慢——“同轴看角速度，同缘看线速度，一般问题用公式换算”。 把“两同”判断规则显性化，帮助学生在传动问题中快速选择分析思路。 课堂作业（举一反三·典型题3道） 题1．（多选）如图所示的装置可测量子弹的飞行速度。在一根轴上相隔s＝1m处安装两个平行的薄圆盘，使轴带动两盘以n＝3000r/min的转速匀速转动，飞行的子弹平行于轴沿一直线穿过两圆盘，即在盘上留下两个孔，现测得两小孔所在半径间的夹角为30°，子弹飞行速度大小可能是（　　） A．44.6m/s B．600m/s C．54.5m/s D．800m/s 题2．伦敦眼是英国伦敦标志性建筑，直径约为136米，共有32个乘坐舱，每个乘坐舱可载客约16名，转动一圈大概需要30分钟。坐在其中的游客随乘坐舱的转动可视为匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．游客受到乘坐舱的作用力等于其重力 B．该运动的线速度大小约为0.24m/s C．该运动是一种匀变速曲线运动 D．游客所处的乘坐舱运动到摩天轮最低点时，游客处于失重状态 题3．（多选）带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿逆时针方向匀速转动，转速。某同学在暗室中用频闪光源照射圆盘，则（    ） A．如果频闪光源每秒闪光10次，该同学观察到白点逆时针转动 B．如果频闪光源每秒闪光12次，该同学观察到白点顺时针转动 C．如果频闪光源每秒闪光15次，该同学观察到白点顺时针转动，转速为5r/s D．如果频闪光源每秒闪光20次，该同学只能在圆盘上的两个位置观察到白点 参考答案 题1．BC子弹从左盘到右盘，盘转过的角度为盘转动的角速度由圆周运动公式可解得当N=0时解得或者同理可得当N=0时解得故选BC。 题2．BA．游客随着摩天轮做匀速圆周运动，加速度不为零，则游客受到乘坐舱的作用力大小不等于游客的重力，座舱的作用力和重力的合力提供向心力，故A错误；B．游客做的是线速度约为故B正确；C．游客随摩天轮做匀速圆周运动，做的是一种非匀变速运动，故C错误；D．游客所处的乘坐舱运动到摩天轮最低点时，加速度向上，则游客处于超重状态，故D错误。故选B。 题3．BCDA．如果频闪光源每秒闪光10次，则每两次闪光的时间间隔为0.1s，正好转了一圈，白点回到初始位置，视觉效果白点静止，A错误；B．如果频闪光源每秒闪光12次，每两次闪光间隔内转了圈，视觉效果白点顺时针转动，B正确；C．如果频闪光源每秒闪光15次，每两次闪光间隔内转了圈，视觉效果白点顺时针转了圈，故转速为5r/s，C正确；D．如果频闪光源每秒闪光20次，每两次闪光间隔内转了圈，只能在圆盘上的上下两个位置观察到白点，D正确。故选BCD。 教学反思 1.学生易把“匀速圆周运动”理解为匀速运动，须用“方向时刻改变→变速”反复辨析。 2.传动问题要讲清“皮带不打滑则边缘线速度相等、同轴则角速度相等”的判断依据。 3.转速单位换算（r/min→rad/s）是易错点，应示范ω=2πn的完整换算过程。 8 学科网（北京）股份有限公司 $