2020高中物理圆周运动教案大全
2020高中物理圆周运动教案大全1。
圆周运动
第一，教学大纲的要求
1.掌握描述圆周运动的物理量及其关系。
2.理解并应用向心力公式；理解物体做离心运动的条件。
二、知识梳理
1.描述圆周运动的物理量
(1)线速度:描述物体圆周运动速度的物理量。
v= =。
(2)角速度:描述物体绕圆心旋转速度的物理量。
ω= = .
(3)周期和频率:描述物体绕圆心旋转速度的物理量。
T=，T=。
(4)向心加速度:描述速度变化的物理量。
an=rω2= =ωv= r。
2.向心力
(1)效果:产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度。
(2)尺寸:F=m =mω2r=m =mωv=4π2mf2r
(3)方向:始终沿着半径方向指向圆心，一直在变，即向心力是一个变力。
(4)来源:向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力或一个力的分力提供。
3.匀速圆周运动和非匀速圆周运动
(1)匀速圆周运动
①定义:线速度恒定的圆周运动。
②性质:向心加速度大小不变，方向始终指向圆心。
(3)质点做匀速圆周运动的条件。
合力不变，方向始终垂直于速度方向，指向圆心。
(2)非匀速圆周运动
①定义:线速度和方向变化的圆周运动。
②合力的作用
A.合力沿速度方向的分量Ft产生切向加速度，Ft=mat，只改变速度方向。
b合力沿径向的分力Fn产生向心加速度，Fn=man，只改变速度。
4.离心运动
(1)本质:做圆周运动的物体，由于自身的惯性，总是沿着圆周切割。
向直线方向飞出的趋势。
(2)应力特征(如图所示)
①当F=mrω2时，物体做匀速圆周运动；
(2)当F=0时，物体沿切线方向飞出；
③当f。
为实践提供向心力。
④当F >时；当mrω2时，物体逐渐接近圆心，做向心运动。
第三，主要观点分析
1.圆周运动物理量之间的关系
2.对公式v=ωr和a= =ω2r的理解
(1)由v=ωr可知，当r为常数时，v与ω成正比；当ω不变时，V与R成正比；当v不变时，ω与r成反比。
(2)由a= =ω2r可知，当V一定时，A与R成反比；当ω不变时，A与r成正比.
3.三种常见的传输模式和特征
(1)带传动:如图A、B所示，当带与两轮无相对滑动时，两轮边缘线速度相等，即vA=vB。
(2)摩擦传动:如图A所示，当两个车轮的边缘接触，在接触点没有滑移时，两个车轮边缘的速度相等，即vA=vB。
(3)同轴传动:如图B所示，两个车轮固定在一起，绕同一轴线转动，两个车轮的角速度相等，即ω a = ω b .
4.向心力的来源
向心力是根据力的作用而命名的，可以是重力、弹性、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某一个力的分力，所以在力的分析中要避免再加一个向心力。
5.向心力的测定
(1)首先确定圆周运动轨迹的平面和圆心的位置。
(2)通过对物体受力的分析，发现所有沿半径方向指向圆心的力的合力就是向心力。
6.圆周运动中的关键问题
批判性问题广泛存在于中学物理中。解决临界问题的关键是准确判断临界状态，然后选择相应的规律灵活解决。解决问题的步骤如下:
(1)判断临界状态:某些题目中出现“恰到好处”、“恰到好处”、“恰到好处”等词语，明显表明题目描述过程中存在临界点；如果题目中有“取值范围”、“多长”、“多远”等词语，说明题目描述过程中有“起点和终点”，而这些起点和终点往往很关键；如果题目中出现“最大”、“最小”、“最多”、“至少”等词语，说明题目描述过程中存在一个极值，而这个极值点往往是一个临界状态。
(2)临界条件的确定:在判断出题目所描述的过程存在临界状态后，应通过分析明确临界状态出现的条件，并用数学形式表示出来。
(3)物理定律的选择:当物体运动的临界状态和临界条件确定后，要针对不同的运动过程或现象选择相应的物理定律，然后求解方程组。
7.垂直面内做圆周运动的“轻绳、轻杆”
[车型概述]
当一个物体在垂直面内做圆周运动时，当它运动到轨迹最高点时，作用在它身上的力可以分为两种。一种是无支撑的(比如球和绳子的连接，沿着内轨的过山车等。)，称之为“轻绳模式”；二是有支撑(如球与杆的连接，球在肘部的移动等。)，也就是所谓的“光杆模型”。
[模型条件]
(1)物体在垂直面内做变速圆周运动。
(2)“轻绳模型”在轨道最高点没有支撑，“轻杆模型”在轨道最高点有支撑。
[模型特征]
这类问题往往有关键性的问题，伴随着“最大”、“最小”、“刚刚好”等词语。现对两种模型分析比较如下:
？绳模杆模常见的类型都是支撑球。通过最高点的临界条件是从mg=m到V Pro = V Pro =0。讨论分析(1)通过最高点时，v≥, FN+mg=m，绳子和圆形轨道对球施加弹力。当FN(2)无法通过最高点时，V <在到达最高点之前，球已经离开了圆形轨道(1)。当v=0，FN=mg时，FN为支撑力，沿半径偏离圆心。(2)当0，FN+mg=m时，FN指向圆心，随着v的增大而增大。
四、典型事例
1.质量为m的球用轻绳A和B分别绑在一个轻木架上的A点和C点，绳长分别为la和lb。如图，当光棒以角速度ω匀速绕轴BC转动时，球在水平面内作匀速圆周运动，竖直方向有绳A，水平方向有绳B。当球移动到如图所示的位置时，光棒同时停止转动。)
A.球仍在水平面上做匀速圆周运动。B .绳子B燃烧的瞬间，绳子A的张力突然增大。c .如果角速度ω小，球在垂直于平面ABC的垂直面内摆动。d .绳子B没有燃烧时，绳子A的张力大于mg，绳子B的张力为mω2lb。回答BC。
根据题意，在绳子B被烧之前，球绕BC轴做匀速圆周运动，垂直方向的力是平衡的。绳子的张力A等于mg和D的误差。当绳子B烧断时，灯杆停止转动。此时球有垂直于平面ABC的向外速度，球会在垂直于平面ABC的平面内运动。如果ω很大，它会在平面内做圆周运动。如果ω小，会在平面内来回摆动。c是正确的，A是错误的。绳子B燃烧的瞬间，绳子A的拉力和重力的合力提供向心力，所以拉力大于球的重力，绳子A中的拉力突然变大，B是对的。
2.下列关于匀速圆周运动的说法是正确的(？)
A.匀速圆周运动的速度不变，所以做匀速圆周运动的物体没有加速度。b .做匀速圆周运动的物体虽然速度不变，但方向一直在变，所以必然有加速度。c .对于做匀速圆周运动的物体，加速度不变，所以是匀速变速曲线运动。d .匀速圆周运动的加速度方向一直在变，所以匀速圆周运动一定是变加速度曲线运动的答案BD。
解析速度和加速度都是矢量。做匀速圆周运动的物体，虽然速度是恒定的，但方向一直在变，所以必然有加速度。虽然加速度是恒定的，但它的方向一直在变化，所以匀速圆周运动是加速度可变的曲线运动。所以这个题目选B和D。
3.下雨天在野外骑行时，自行车的后轮胎上经常会粘上一些泥巴，使其在行驶时感觉“沉重”。如果把自行车后轮撑起，使其离开地面悬空，然后用手匀速摇动踏板，使后轮快速转动，就会把泥甩下来。如图，A、B、C、D是后轮胎边缘的四个特殊位置，那么(？)
A.图中A、C位置处泥浆的向心加速度大于B、d位置处的向心加速度B、B位置处泥浆最有可能被甩出C、d位置处泥浆最有可能被甩出d、图中A位置处泥浆最有可能被甩出。答案c。
分析后轮匀速旋转时，由a=Rω2可知A、B、C、D四个位置的向心加速度相等，A是错误的。在角速度ω不变的情况下，A点的泥有Fa+mg=mω2R，B点和D点的泥有Fb=Fd=mω2R，C点的泥有Fc-mg=mω2R，因此C点的泥与轮胎的相互作用力最大。
4.如图，在花样滑冰中，有时女运动员被男运动员拉着离开地面，在空中做圆锥摆运动。体重为g的女运动员与水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，所以估计女运动员(？)
A.拉力是G B .拉力是2g C .向心加速度是G D .向心加速度是2g答案b。
根据牛顿第二定律，水平方向FTcos 30 =ma，垂直方向FTSIN 30-G = 0，解为FT=2G，a= g，A，C，D错误，B正确。
5.如图，在光滑的水平面上，球M在拉力F的作用下做匀速圆周运动，如果球运动到点P时拉力F发生变化，下列关于球运动的说法是正确的。)
A.如果张力突然消失，球将沿轨道Pa做离心运动。如果张力突然减小，球将沿Pa轨道做离心运动。如果张力突然增加，球将沿轨道Pb做离心运动。如果张力突然减小，球将沿着轨道Pc移动。答a。
在水平面上，弦的拉力提供了m所需要的向心力，当拉力消失时，物体所受的力变为零，物体会沿切线方向匀速直线运动，所以A是正确的。拉力减小时会沿着pb轨迹做离心运动，所以BD是错的。当拉力增大时，会沿着pc轨道向心运动，所以C是错的。因此，选择了A。
6.(多选)如图(A)所示，球的初速度为v0，沿光滑斜坡向上滑动，能向上滑动的最大高度为h，图(b)中，四个球的初速度为v0，A中，球沿光滑轨道内侧向上运动，轨道半径大于h；在B中，球沿光滑轨迹的内侧向上运动，轨迹半径小于h；c中，球沿光滑轨道内侧向上运动，轨道直径等于h；D中，球固定在光棒的下端，光棒的长度是H的一半，球随光棒绕O点向上旋转。那么球的高度可以达到H(？)
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分析a，RA & gth，球在轨道内运动，当v=0时，上升高度h
7.如图，一根长度为L的细绳，一端固定，另一端系一个质量为m的小球，给定合适的初速度，小球可在水平面内作匀速圆周运动，从而形成圆锥摆，细绳与垂直方向的夹角为θ。下列说法是正确的(？)
A.球受到重力、绳子的张力和向心力的作用。b .球圆周运动的半径为L C.θ越大，球的运动速度越大。D越大，球运动的周期越大。答案c。
解析球只受重力和绳子张力的影响，合力为F=mgtan θ，半径为R=Lsin θ。a和B都错了。球圆周运动的向心力由重力和绳子的拉力合力提供，所以mgtan θ=m，v=sin θ。θ越大，球的运动速度越大，C正确；周期T= =2π，θ越大，球运动的周期越小，D误差越大。
8.如图，在一个足够长的斜面上有A、B、C、D、E五个点，ab=bc=cd=de，从A点水平抛出一个球，当初速度为V时，球落在斜面上的B点，速度方向与斜面的夹角为θ；不考虑空气阻力，初速度为2v(？)
A.球可能落在斜面上C点和D点之间。b .球必须落在斜面上的E点。c .球落在斜面上时速度方向与斜面的夹角大于θ d .球落在斜面上时速度方向与斜面的夹角也是θ答案BD。
设ab=bc=cd=de=L0，斜面倾角为α，初速度为V时，球落在斜面上的B点，则L0cos α=vt1，L0sin α=。初速度为2v时，则Lcos α=2vt2，Lsin α=，联立解为L=4L0，即球。根据平抛运动定律，球落在斜面上时速度方向与斜面的夹角也是θ，选项C错误，选项D正确。
9.物体做圆周运动所需的向心力f由物体的运动决定，合力提供的向心力f由物体的受力决定。如果在某一时刻需要f，物体可以做圆周运动；如果F需要> F为，物体做离心运动；如果f需要
(1)为了保证球能在垂直面内做完整的圆周运动，至少要在A点对球施加多大的水平速度？
(2)以v1=4 m/s的速度水平抛球的瞬间，绳子里有多少张力维？
(3)在球以v2=1 m/s的速度水平抛出的瞬间，若绳子有拉力，求其大小；如果没有张力，试着找出绳子再次拉直所需要的时间。
答案(1)？M/s (2)3 N (3)无张力，0.6 s
分析(1)球圆周运动的临界条件是重力刚好提供最高点时球的向心力，即mg=m=，解为v0 = = m/s .
②因为v 1 >；V0，所以绳子有张力。根据牛顿第二定律，有FT+mg=m，代入数据的绳子拉力为ft = 3 n .
(3)因为v2
10.在铺有高级沥青的高速公路上，汽车的设计速度为108 km/h，汽车在这条路上行驶时，其轮胎与地面的最大静摩擦力等于汽车重量的0.6倍。
(1)如果一辆车在这条高速公路的平曲线上转弯，假设曲线的路面是水平的，那么曲线的最小半径是多少？
(2)如果在高速公路上设计一座圆拱立交桥，那么这座圆拱立交桥的半径至少要多大，才能使汽车以设计速度安全通过圆拱桥？(取g=10米/秒2)
答案(1)150米(2)90米
解析(1)汽车在水平路面上转弯时，可视为匀速圆周运动，其向心力由汽车与路面之间的静摩擦力提供。静摩擦力达到最大时，向心力公式显示半径最小，Fmax=0.6mg=m，由速度v = 108 km/h = 30 m/s得出。
(2)汽车通过拱桥时，可视为在垂直面内做匀速圆周运动。达到最高点时，根据向心力公式为mg-FN=m。为了保证安全通过，汽车与路面之间的弹力FN必须大于或等于零。如果有mg≥m，则R ≥ 90 m .
11.游乐园的小“摩天轮”上对称分布着八个吊篮，每个吊篮里站着一个质量为m的同学。如图所示，“摩天轮”在垂直面内逆时针匀速旋转。如果某个瞬间转到顶点A的同学让一个小重物做自由落体，他马上通知下面的同学去接住，结果正好在重物开始下落的时候，在C的同学B在第一个。
(1)抓住重物前的时间t。
(2)人和吊篮随摩天轮移动的线速度，v .
(3)学生B在最低点对吊篮的压力FN。
回答(1)2
(2)
(3)(1+)毫克；垂直向下
解析(1)由运动学公式导出:2R= gt2，t=2。
2020高中物理圆周运动教案大全二
教学目标
知识和技能
1，知道如果一个力或者几个力的合力的作用是使物体产生向心加速度，那就是物体做圆周运动的向心力。会在具体问题中分析向心力的来源。
2.理解匀速圆周运动规律。
3.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，就可以求出变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度。
过程和方法
1.通过匀速圆周运动的例题分析，理论联系实际，提高学生分析问题和解决问题的能力。
2.匀速圆周运动规律也可用于变速圆周运动，渗透特殊性与一般性的辩证关系，提高学生的分析能力。
情感、态度和价值观
几个例子的分析让学生明确了具体问题一定要具体分析，学会合理科学的处理问题。
★教学重点:向心力可以在具体问题中找到，结合牛顿运动定律解决相关问题。
★教学难度1，具体问题中向心力的来源。2.关键问题的讨论与分析。
学情分析的学生通过上节课的学习，掌握了解决圆周运动问题的一般方法。在此基础上，这节课深入探讨了生活中的圆周运动，尤其是关键问题的解决。
教材分析在讨论教材中的这些例子时，要抓住这样一个基本思想，即先分析物体受力，再列出方程求解。
教学手段和设施探究式教学。一个透明塑料瓶和一个过山车演示器。
教学过程
回顾过去有助于理解现在
1.匀速圆周运动物体的力学特性:组合外力提供向心力。
2.向心力公式复习:Fn=man=m =mr =mr( )2
3.汽车过桥问题综述；
垂直方向的合力提供了周长。
运动所需的向心力
mg-FN=m mg-FN=m
课堂介绍:给学生看过山车的图片和演示水流星的性能，并提问:过山车为什么不在最高点坠落？水不流了怎么办？为了解开这个谜，让我们走进这一节——垂直面内的圆周运动。
课堂自主学习
绳索模型
被绳子系住的球在垂直面内做圆周运动。
演示用一根绳子系住一个重物，在垂直面上做圆周运动。
问题讨论
(1)分析球在最低点的受力与运动的关系。
(2)分析球在最高点的情况。
具体步骤:引导学生按步骤进行。
1.球的受力分析。2、列类型
3.根据公式，当速度减小时，什么随之变化，如何变化？
八卦某人的错误
1.当球刚好通过最高点时，应该会遇到拉力_ _。此时球通过最高点的速度最小，通常称为临界速度V0。此时_ _，提供向心力，有_ _ _ _ _ _，V0=___。
2、如果球速在最高点小于V0，球会在_ _重力作用下下落。
(mg & gtm，球在心脏附近移动)
3、如果球速在最高点大于V0，球在_ _ _的作用下做圆周运动。这时向心力是由_ _ _ _ _ * *提供的。格式:_ _ _ _ _ _ _。
(2)球在垂直光滑轨道面的内侧做圆周运动。(过山车模型)
(学生分析并讨论答案)
球在最高点的向心力来源是什么？
第:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _行
最低点的向心力来源是什么？
第:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _行
3.当球刚好经过最高点时，要满足弹力_ _，公式_ _ _ _ _ = _ _的临界速度v0。
4.如果球在最高点的速度小于V0，球就会在_ _重力的作用下下落。
5.如果球在最高点的速度大于V0，球就会在_ _ _的作用下做圆周运动。这时向心力是由_ _ _ _ _ * *提供的。公式是_ _ _ _ _。
(3)水流星模型。(自主学习)
2020高中物理圆周运动教案大全3
一、教材分析
“匀速圆周运动”是高中物理必修2第五章第四节。是学生在充分掌握曲线运动规律和曲线运动问题的处理方法后，接触到的又一个优美的曲线运动。本节作为本章的重要组成部分，主要向学生介绍描述圆周运动的几个基本概念，为后续学习打下良好的基础。
人教版教材的一个特点是让学生获得基于实验事实的感性认识，然后通过理论分析总结规律，从而形成理性认识。
教材在列举了生活中的一些圆周运动场景后，提出了通过观察自行车大齿轮、小齿轮和后轮的相关转动来描述圆周运动速度的问题。
二，教学目标
1.知识和技能
①知道什么是圆周运动，什么是匀速圆周运动。理解线速度的概念；理解角速度和周期的概念，利用它们的公式进行计算。
②了解线速度、角速度和周期的关系:v = rω = 2π r/t。
③理解匀速圆周运动是变速运动。
④我们可以用匀速圆周运动的相关公式来分析和解决具体情况下的问题。
2.过程和方法
①运用极限思维理解线速度的瞬时性和矢量性，掌握圆周运动的特点来分析相关问题。
②理解为什么要在线速度之后引入角速度，运用数学知识推导角速度的单位。
3.情感、态度和价值观
(1)通过极限思维和数学知识的应用，了解学科知识之间的联系，建立普遍联系的观点。
②体验应用知识的乐趣，感受物理就在身边，激发学生的学习兴趣。
(3)爱的教育。在与学生的交流中，表达喜爱和欣赏，比如微笑着说“很好！””“你真棒！”“分析的没错！“让学生得到肯定和鼓励，快乐学习。
三，教学的重点和难点
1.焦点
①了解线速度、角速度、周期的概念及引入过程；
(2)掌握它们之间的联系。
2.困难
①了解线速度和角速度的物理意义以及引入概念的必要性；
②理解匀速圆周运动是变速运动。
第四，学习情境分析
学生的现有知识:
1.瞬时速度的概念
2.初步极限思想
3.思考和讨论的习惯
4.数学课中角度的表示
动词 （verb的缩写）教学方法和手段
演示实验，展示图片，观看视频和动画；
讨论，讲授，推理，总结。
师生互动，学生互动，
不及物动词教学设计
(一)新课的引入(理解圆周运动)
●通过演示实验、展示图片、观看视频和动画，让学生了解圆周运动的特点。
演示球在水平面上的圆周运动。
展示自行车、钟表、电风扇等的图片。
观看地球围绕太阳运动的动画。
观看花样滑冰视频
提问:他们的动作有什么相似之处？答:它们的轨迹是一个圆。
没错，这就是我们今天要学习的圆周运动。
看动画思考:这两个球做匀速圆周运动有什么区别？答:速度不一样。
提个问题:如何描述物体做圆周运动的速度？
学生分组练习，观察自行车的传动，思考讨论；
大齿轮、小齿轮、自行车后轮里的粒子都在做圆周运动。
比较哪个点移动的更快？说说你们对比的理由。
讨论结束后，展示自行车传动的图片(或视频)，进一步提问:如何比较物体圆周运动的速度？教师和学生* * *分析和总结可能的比较方法:
方案1:比较物体在一段时间内通过的弧的长度。
方案二:比较一段时间内物体半径旋转的角度。
选项3:比较物体转一圈的时间。
方案四:比较一个物体在一段时间内的转动次数。
注意:与学生交流时表达鼓励和赞赏，如“很好！”“你真棒！”“没错！”等等。
(二)新课程教学
描述圆周运动速度的物理量
线速
学生阅读课文，思考并讨论以下问题:
1.线速度是怎么定义的？单位是什么？
2.线速度的方向是什么？请告诉我如何确定圆周运动的速度方向。
3.做匀速圆周运动的物体的线速度有什么特点？
4.为什么匀速圆周运动是变速运动？这里的“匀速”是什么意思？
生生互动，师生互动后，可以总结为:点击幻灯片，学习总结各方向线速度的概念；并通过砂轮切割的视频，让学生感受圆周运动的速度方向。如下所示:
线速度:
定义:质点做圆周运动所经过的弧长δl与时间δt的比值称为线速度。
大小:V =δl/δt(解析:δt较小时，V为圆周上各点的瞬时速度。)
单位:m/s方向:沿圆周上该点的切线方向(见砂轮工作视频)。
物理意义:描述弧长的速度。
匀速圆周运动:质点沿圆周运动，处处线速度相等。这种运动叫做匀速圆周运动。
看动画，学习匀速圆周运动的概念:质点沿圆周运动，处处线速度相等。这种运动叫做匀速圆周运动。(要求学生多举几个生活中圆周运动的例子。)
关于匀速圆周运动的讨论:
1.匀速圆周运动的线速度是常数吗？这里的“匀速”是指匀速吗？
2.匀速圆周运动是匀速的吗？
注意:与学生交流时表达鼓励和赞赏，如“太棒了！”“你真了不起！”等等。
经过讨论，总结如下:
匀速圆周运动就是变速运动！(线速度的方向一直在变)
“匀速”就是匀速。
匀速圆周运动是线速度不变的运动！
角速度
看图回答问题:(转向角速度学习)
观察自行车的传动，分析P点和N点，M点和N点哪个点运动更快？哪个点转得更快？请大家讨论一下！
同学们通过讨论发现，原来质点的快速运动和快速旋转不是一回事！有必要引入一个物理量──角速度(在角速度学习中)来表示转速。
注意:与学生交流时表达鼓励和赞赏，如“分析得好！”“还不错！”等等。
接下来我们研究描述匀速圆周运动旋转速度的物理量——角速度。
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