2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第3章 圓周運(yùn)動(dòng) 習(xí)題課4 圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用教學(xué)實(shí)錄 魯科版必修第二冊(cè)

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章圓周運(yùn)動(dòng)習(xí)題課4圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用教學(xué)實(shí)錄魯科版必修第二冊(cè)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章圓周運(yùn)動(dòng)習(xí)題課4圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用教學(xué)實(shí)錄魯科版必修第二冊(cè)設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課以魯科版必修第二冊(cè)第3章圓周運(yùn)動(dòng)習(xí)題課4“圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用”為主題，旨在通過解決實(shí)際問題，幫助學(xué)生理解和掌握?qǐng)A周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其應(yīng)用，提高學(xué)生的物理思維能力和解決實(shí)際問題的能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律分析圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的能力，提升學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理和科學(xué)探究的素養(yǎng)；增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的意識(shí)，提高學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算和科學(xué)思維的結(jié)合能力。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-重點(diǎn)一：圓周運(yùn)動(dòng)中角速度和線速度的關(guān)系。強(qiáng)調(diào)公式\(v=\omegar\)的應(yīng)用，以及如何通過角速度和半徑來計(jì)算線速度。

-重點(diǎn)二：圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力和向心加速度。明確向心力不是力而是效果力，強(qiáng)調(diào)其公式\(F_c=m\frac{v^2}{r}\)的應(yīng)用，并講解向心加速度\(a_c=\omega^2r\)的計(jì)算方法。

-重點(diǎn)三：圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。教授如何利用角速度和半徑推導(dǎo)出圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，包括位移、速度和加速度的表達(dá)式。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-難點(diǎn)一：向心力的理解與應(yīng)用。學(xué)生往往難以理解向心力的實(shí)質(zhì)，需要通過具體實(shí)例，如衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)、汽車轉(zhuǎn)彎等，幫助學(xué)生理解向心力是改變運(yùn)動(dòng)方向而不是改變速度大小的力。

-難點(diǎn)二：向心加速度的物理意義。學(xué)生可能難以把握向心加速度的物理意義，需要通過動(dòng)態(tài)圖或動(dòng)畫演示，使學(xué)生直觀感受到向心加速度的大小與方向。

-難點(diǎn)三：圓周運(yùn)動(dòng)中力的平衡問題。在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，學(xué)生需要學(xué)會(huì)如何分析物體所受的合力，包括向心力和其他力的平衡問題，這需要較強(qiáng)的分析和綜合能力。教學(xué)資源-軟硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置（如旋轉(zhuǎn)木馬、圓盤）、計(jì)時(shí)器

-課程平臺(tái)：魯科版物理必修第二冊(cè)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)動(dòng)畫、視頻資料、在線習(xí)題庫

-教學(xué)手段：實(shí)物演示、多媒體教學(xué)、小組討論、課堂練習(xí)教學(xué)過程設(shè)計(jì)（一）導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

1.創(chuàng)設(shè)情境：播放一段關(guān)于汽車轉(zhuǎn)彎、衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察并思考圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。

2.提出問題：圓周運(yùn)動(dòng)中速度和加速度的方向如何變化？如何計(jì)算圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力和向心加速度？

3.學(xué)生討論：分組討論，分享對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的理解和初步認(rèn)識(shí)。

（二）講授新課（15分鐘）

1.角速度和線速度的關(guān)系：講解公式\(v=\omegar\)的來源和意義，通過實(shí)例演示如何應(yīng)用該公式計(jì)算線速度。

2.向心力和向心加速度：介紹向心力的概念，強(qiáng)調(diào)其不是力而是效果力，講解公式\(F_c=m\frac{v^2}{r}\)的應(yīng)用，并演示如何計(jì)算向心力。

3.圓周運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：推導(dǎo)出圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，包括位移、速度和加速度的表達(dá)式。

（三）鞏固練習(xí)（10分鐘）

1.課堂練習(xí)：布置幾道關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)的計(jì)算題，讓學(xué)生獨(dú)立完成，教師巡視指導(dǎo)。

2.小組討論：學(xué)生分組討論，解決練習(xí)中的問題，互相解答疑問。

（四）課堂提問（5分鐘）

1.提問環(huán)節(jié)：教師針對(duì)課堂內(nèi)容提出問題，檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度。

2.學(xué)生回答：學(xué)生積極回答問題，教師給予點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。

（五）師生互動(dòng)環(huán)節(jié)（10分鐘）

1.動(dòng)態(tài)演示：利用多媒體設(shè)備展示圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。

2.互動(dòng)討論：教師引導(dǎo)學(xué)生思考圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力和向心加速度的關(guān)系，以及如何應(yīng)用公式解決問題。

3.學(xué)生展示：學(xué)生分組展示自己解決的圓周運(yùn)動(dòng)問題，教師給予評(píng)價(jià)和指導(dǎo)。

（六）核心素養(yǎng)拓展（5分鐘）

1.科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

2.應(yīng)用實(shí)踐：讓學(xué)生思考圓周運(yùn)動(dòng)在生活中的應(yīng)用，如汽車轉(zhuǎn)彎、衛(wèi)星運(yùn)行等，提高學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)。

（七）總結(jié)與作業(yè)布置（5分鐘）

1.總結(jié)：教師對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的重要性。

2.作業(yè)布置：布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)的掌握。

教學(xué)過程設(shè)計(jì)用時(shí)：45分鐘知識(shí)點(diǎn)梳理1.圓周運(yùn)動(dòng)的基本概念：

-圓周運(yùn)動(dòng)：物體沿著圓周軌跡的運(yùn)動(dòng)。

-角速度：描述物體在單位時(shí)間內(nèi)繞圓心轉(zhuǎn)過的角度，單位為弧度/秒（rad/s）。

-線速度：描述物體在單位時(shí)間內(nèi)沿圓周軌跡移動(dòng)的距離，單位為米/秒（m/s）。

2.圓周運(yùn)動(dòng)的速度和加速度：

-線速度與角速度的關(guān)系：\(v=\omegar\)，其中\(zhòng)(v\)是線速度，\(\omega\)是角速度，\(r\)是圓周半徑。

-向心加速度：描述物體在圓周運(yùn)動(dòng)中由于改變速度方向而產(chǎn)生的加速度，公式為\(a_c=\omega^2r\)。

-向心力：使物體保持圓周運(yùn)動(dòng)的力，公式為\(F_c=m\frac{v^2}{r}\)，其中\(zhòng)(m\)是物體質(zhì)量。

3.圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：

-位移：物體在圓周運(yùn)動(dòng)中的位置變化，可以用弧長(zhǎng)\(s\)來表示。

-速度：圓周運(yùn)動(dòng)中物體的速度，可以用線速度\(v\)或角速度\(\omega\)表示。

-加速度：圓周運(yùn)動(dòng)中物體的加速度，主要指向心加速度\(a_c\)。

4.圓周運(yùn)動(dòng)的向心力與向心加速度：

-向心力：使物體沿圓周軌跡運(yùn)動(dòng)的力，其方向始終指向圓心。

-向心加速度：描述物體在圓周運(yùn)動(dòng)中由于改變速度方向而產(chǎn)生的加速度，其方向也始終指向圓心。

5.圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用：

-汽車轉(zhuǎn)彎：汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，需要向心力來改變運(yùn)動(dòng)方向。

-衛(wèi)星繞地球運(yùn)行：衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，受到地球引力的作用，產(chǎn)生向心力使其保持圓周運(yùn)動(dòng)。

-其他應(yīng)用：圓周運(yùn)動(dòng)在日常生活和工程領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如旋轉(zhuǎn)機(jī)械、運(yùn)動(dòng)軌跡分析等。

6.圓周運(yùn)動(dòng)的解題方法：

-利用公式\(v=\omegar\)計(jì)算線速度。

-利用公式\(a_c=\omega^2r\)計(jì)算向心加速度。

-利用公式\(F_c=m\frac{v^2}{r}\)計(jì)算向心力。

-應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解決圓周運(yùn)動(dòng)問題。

7.圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究：

-利用實(shí)驗(yàn)裝置研究圓周運(yùn)動(dòng)的速度和加速度。

-通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.創(chuàng)設(shè)情境教學(xué)：在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，通過播放與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的視頻，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將抽象的物理知識(shí)與實(shí)際生活相結(jié)合。

2.小組合作學(xué)習(xí)：在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，采用小組討論的形式，讓學(xué)生在交流中互相學(xué)習(xí)，共同解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

反思改進(jìn)措施（二）存在主要問題

1.學(xué)生對(duì)向心力概念理解不夠：部分學(xué)生在理解向心力時(shí)，容易將其與實(shí)際受力混淆，需要加強(qiáng)對(duì)向心力概念的教學(xué)和解釋。

2.學(xué)生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用能力不足：學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)，往往缺乏對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的靈活運(yùn)用，需要加強(qiáng)練習(xí)和案例教學(xué)。

3.教學(xué)手段單一：在教學(xué)過程中，主要依賴口頭講解和板書，缺乏多樣化的教學(xué)手段，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)的吸收和記憶效果不佳。

反思改進(jìn)措施（三）改進(jìn)措施

1.加強(qiáng)向心力概念的教學(xué)：通過實(shí)例分析和課堂討論，幫助學(xué)生理解向心力的概念，使其在實(shí)際問題中能夠正確識(shí)別和應(yīng)用。

2.增加圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用練習(xí)：設(shè)計(jì)更多具有針對(duì)性的練習(xí)題，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，提高對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)用能力。

3.豐富教學(xué)手段：引入多媒體教學(xué)資源，如動(dòng)畫、視頻等，將抽象的物理現(xiàn)象形象化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和記憶效果。同時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和實(shí)地考察，讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中深化對(duì)知識(shí)的理解。

4.注重個(gè)性化教學(xué)：針對(duì)學(xué)生的個(gè)體差異，實(shí)施分層教學(xué)，對(duì)學(xué)習(xí)困難的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，確保每個(gè)學(xué)生都能跟上教學(xué)進(jìn)度。

5.加強(qiáng)師生互動(dòng)：在課堂上，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與討論，提問和解答問題，提高學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。同時(shí)，教師要及時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，給予針對(duì)性的指導(dǎo)和建議。重點(diǎn)題型整理1.**題目**：一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為2m，角速度為3rad/s，求該物體的線速度。

**答案**：根據(jù)公式\(v=\omegar\)，代入數(shù)據(jù)得\(v=3\times2=6\text{m/s}\)。

2.**題目**：一輛汽車以30m/s的速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為50m，求汽車在運(yùn)動(dòng)過程中的向心加速度。

**答案**：根據(jù)公式\(a_c=\frac{v^2}{r}\)，代入數(shù)據(jù)得\(a_c=\frac{30^2}{50}=18\text{m/s}^2\)。

3.**題目**：一衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期為90分鐘，地球半徑約為6400km，求衛(wèi)星的線速度。

**答案**：首先計(jì)算衛(wèi)星的角速度\(\omega=\frac{2\pi}{T}\)，代入數(shù)據(jù)得\(\omega=\frac{2\pi}{5400}\approx0.00116\text{rad/s}\)。然后計(jì)算線速度\(v=\omegar\)，代入數(shù)據(jù)得\(v=0.00116\times6400\approx7.38\text{km/s}\)。

4.**題目**：一物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為0.5m，受到的向心力為10N，求物體的質(zhì)量。

**答案**：根據(jù)向心力公式\(F_c=m\frac{v^2}{r}\)，已知\(F_c=10\text{N}\)，\(r=0.5\text{m}\)，代入公式解得\(m=\frac{F_cr^2}{v^2}\)。由于題目未給出線速度，無法直接計(jì)算質(zhì)量，但可以通過\(F_c=m\frac{v^2}{r}\)推導(dǎo)出質(zhì)量\(m=\frac{F_cr}{v^2}\)。

5.**題目**：一物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為1m，最高點(diǎn)的速度為5m/s，求最低點(diǎn)的速度。

**答案**：由于物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的勢(shì)能差等于動(dòng)能差。設(shè)最低點(diǎn)的速度為\(v_2\)，則有\(zhòng)(\frac{1}{2}mv_1^2-\frac{1}{