粤教版高中物理必修2第二章《圆周运动单》元复习教学设计

“圆周运动”单元复习

一、教学设计思路

有关圆周运动的概念和公式比较多，学生对圆周运动的动力学问题（尤其是竖直面内的圆周运动）在分析上常遇到困难。因此本节课教学应以问题导引，在问题解决中复习圆周运动的相关内容并总结解题方法，从而促使学生对已学知识进行二次建构，并提高分析能力。复习匀速圆周运动的概念后，主要从运动学规律、动力学规律、功能关系三个方面来分析和解决圆周运动的相关问题。 二、前期分析

圆周运动是最常见的运动，也是高中阶段学习的几种典型运动之一。学习本章知识首先应注意用动力学和功能知识分析问题，其次再关注匀速圆周运动的周期性。本章还是下章《万有引力定律及运用》的基础。通过本章的学习能进一步养成运用牛顿运动定律解决实际力学问题的能力，有利于学生建立具体问题必须具体分析的思想，并能对解决问题的方式和问题的答案做出假设，认识猜想和假设的重要性，对提高学生自主学习能力有较重要的意义。通过本单元的复习，使学生学会从运动分析的角度和受力分析的角度分析匀速圆周运动，进一步养成运用牛顿运动定律解决实际力学问题的能力，了解对于同一问题可以从不同的侧面进行研究。通过对圆周运动实例的分析，建立具体问题必须具体分析的思想。 重点与难点： 1．教学重点

应用牛顿第二定律解决圆周运动，运动学规律、动力学规律、功能关系

2．教学难点

向心力来源的分析 三、教学目标 （一）知识与技能

1．学会描述圆周运动的物理量及相关计算公式 2．学会应用牛顿第二定律解决圆周运动问题

3．体会分析、解决圆周运动动力学问题的基本方法和基本技能 （二）过程与方法

1．在系列问题导引下，通过问题的解决来逐步构建圆周运动单元的知识框架 2．通过精练典型例题和解题方法小结来逐步提升综合能力 （三）情感态度与价值观

通过问题的讨论解决，养成学生敢于发表自己见解的勇气，增强物理学习的信心。 四、教学过程 （一） 概念复习

教师提出以下问题让学生回答： 试判断下列说法是否正确：

(1).匀速圆周运动是一种匀变速运动（ ）

(2).匀速圆周运动中相同时间内通过相同位移（ ） (3).因为自转，地球可以视为在做匀速圆周运动（ ） (4).荡秋千可以视为匀速圆周运动（ ）

通过师生互动对话，让学生在问题的判断中落实对匀速圆周运动的理解。教师最后总结： “匀速”：相同时间内通过的位移、线速度、加速度（向心加速度）、向心力等物理量的方

第 1 页

向均发生变化，但速率是不变的。 “圆周”：轨迹是圆周或圆周的一部分，注意区别于物体的转动。 “运动”：非匀速运动，也非匀变速运动，是一种变加速曲线运动。 （二） 运动学规律 问题讨论：

两个物体做匀速圆周运动，如何比较它们的运动快慢？

以上问题激起学生对相关运动学量的回忆，教师引导复习这些量的关系式，并进一步求解以下问题：

例．如图5-8-1所示，有一皮带传动装置，A、B、C三点到各自转轴的距离分别为RA、RB、RC，已知RB= RC=RA/2，若在传动过程中，皮带不打滑。则（ ）

A.A点与C点的角速度大小相等 B.A点与C点的线速度大小相等

C.B点与C点的角速度大小之比为2:1 图5-8-1 D.B点与C点的向心加速度大小之比为1:4

教师总结得到“同带同线速度，同轴同角速度”。 （三） 动力学规律 1．向心力来源问题：

例．如图5-8-2所示，物体A随圆盘一起转动，关于小物体的向心力，甲、O1 乙两人有不同的意见：甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力，指向圆心；乙认为小物体有向前运动的趋势，静摩擦力方向和相对运动趋势方向

A O 相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此向心力不可能是静摩擦力。你

的意见是什么？说明理由。

O2 拓展延伸：

图5-8-2

(1)若物体质量为m，圆盘转动的角速度为ω，物体A离轴距离为r，则物体A受到的摩擦力多大？

(2)如果转速不断提高会出现什么情况？

引导学生复习离心现象和离心运动的动力学条件。

2．竖直面内圆周运动问题：

例．如图5-8-3所示，质量为m＝0.2kg的小球固定在长为L＝0.4m的轻

2

杆的一端，杆可绕O点的水平竖直平面内转动．取g=10m/s，求：

(1)当小球在最点的速度为V1=6m/s时，求杆对球的作用力的大小和方向。

(2)当小球在最高点的速度为V2=2m/s时，求杆对球的作用力的大小

图5-8-3

和方向

学生展示、讲评，教师点拨引导。 拓展延伸：

（1）线拉小球过竖直面内最高点，当线的拉力为零时，谁提供向心力？小球过最高点的速度能小于2m/s吗？为什么？

（2）若将细线换成硬质轻杆，小球在杆的支撑下饶竖直面圆周运动，小球在最高点时的最小速度是多少，此时小球受杆作用力有什么特点？过山车运动到最高点，为保证乘客的安全（不掉下来），过山车的最低速度是多少？

（3）汽车在地面上行驶，若将地球看成为半径为R的拱形桥，地面附近的重力加速度为

第 2 页

g，则汽车速度至少为多大时，汽车对地面恰好没压力？ 组织学生讨论互评，提高对问题的分析及认识。 （四）功能关系

出示下面的水平面内圆周运动问题：

例．如图5-8-4所示，质量为m=0.1kg的小球在光滑平台上做半径为R=0.4m、ω=5rad/s的匀速圆周运动。（1）试求所挂重物的质量M。（2）假设重物M的质量增加到原来的2倍后，小球经过调整， 又能稳定地再次做匀速圆周运动， 试求后来的圆周运动的半径。

m ω （五）总结：通过以上例题的分析和讨论，我们可以总结得到：

在研究和分析圆周运动相关问题时，可以分别从运动学、动力 学和能量三个角度来进行。 M 五、形成性评价 图5-8-4 1．洗衣机脱水筒及制作“棉花糖”的工作原理都是离心运动．下面关于它们的工作原理的说法正确的是

A．衣服中的水及糖汁在桶转动时都受到离心力的作用

B．衣服中的水及糖汁在转动时受合外力为零，所以做离心运动

C．在桶高速转动时衣服中的水及糖汁所受附着力及摩擦力小于所需要的向心力，所以做离心运动

D．水及糖汁从桶壁水孔出来后直到遇到外壁或硬化前都做匀速直线运动 2.如图5-8-5所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，A是它边缘上的一点.左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r.B点在小轮上，它到小轮中心的距离为r.C点和D点分别位于小轮和大轮的边缘上.若在传动过程中，皮带不打滑.则

A.A点与B点的线速度大小相等 B.A点与B点的角速度大小相等 C.A点与C点的线速度大小相等 图5-8-5 D.A点与D点的向心加速度大小相等

3．如图5-8-6所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并沿水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度大小合适，螺丝帽恰好不下滑．假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力．则在该同学手转动塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下述分析正确的是

A．螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡

B．螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外，背离圆心 C．此时手转动塑料管的角速度ω＝

mg μr图5-8-6

D．若杆的转动加快，螺丝帽有可能相对杆发生运动

4．在一次抗洪救灾工作中，一架直升机A用长H＝50 m的悬索(重力可忽略不计)系住一质量m＝50 kg的被困人员B，直升机A和被困人员B以v0＝10 m/s的速度一起沿水平方向匀速运动，如图5-8-7（甲）所示．某时刻开始收悬索将人吊起，在5 s时间内，A、B之间的

22

竖直距离以l＝50－t(单位：m)的规律变化，取g＝10 m/s.

(1)求这段时间内悬索对被困人员B的拉力大小． (2)求在5 s末被困人员B的速度大小及位移大小．

(3)直升机在t＝5 s时停止收悬索，但发现仍然未脱离洪水围困区，为将被困人员B第 3 页

尽快运送到安全处，飞机在空中旋转后静止在空中寻找最近的安全目标，致使被困人员B在空中做圆周运动，如图5-8-7（乙）所示．此时悬索与竖直方向成37°角，不计空气阻力，求被困人员B做圆周运动的线速度以及悬索对被困人员B的拉力．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)

第 4 页

图5-8-7