高中物理 5_1 曲线运动教案 新人教版必修21

5.1 曲线运动一、教材分析本节教材主要有两个知识点：曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件教材一开始比较曲线运动与直线运动，提出两者之间的明显区别，引出曲线运动的速度方向问题，紧接着通过观察一些常见的现象，得到曲线运动中速度方向是时刻改变的，且质点在某点的速度方向是曲线上该点的切线方向再结合矢量的特点，给出曲线运动是变速运动。关于物体做曲线运动的条件，教材从实验入手得到，再通过实例加以说明，最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析。本节教材的知识内容和能力因素，是对前面所学知识的重要补充，是对运动和力的关系的进一步理解和完善，是进一步学习的基础二、教学目 标： （一、）知识与技能l.、知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是一种变速运动2知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力与它的速度方向不在一条直线上（二、）过程与方法1体验曲线运动与直线运动的区别2体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化（三、）情感、态度与价值观1能领略曲线运动的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲2有参与科技活动的热情，将物理知识应用于生活和生产实践中三、教学重点、难点：（一）教学重点1什么是曲线运动2物体做曲线运动的方向的确定3物体做曲线运动的条件（二）教学难点物体做曲线运动的条件四、教学方法：探究、讲授、讨论、练习五、教学手段： 教具准备：投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁六、教学活动新课导入 (展示问题) 师：前面我们学习过了各种直线运动，包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等下面来看这个小实验，判断该物体的运动状态(演示实验) (1)演示自由落体运动 师：该运动的特征是什么? 生：轨迹是直线 (2)演示平抛运动 师：该运动的特征是什么? 生：轨迹是曲线 师：这里我们看到一种我们前面没有学过的运动形式，它与我们前面学过的运动形式有本质的区别前面我们学过的运动的轨迹都是直线，而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线，我们把这种运动称为曲线运动 概念：轨迹是曲线的运动叫曲线运动 师：其实曲线运动是比直线运动普遍的运动情形，现在请大家举出一些生活中的曲线运动的例子 生：微观世界里如电子绕原子核旋转； 宏观世界里如天体运行； 生活中如投标抢、掷铁饼、跳高、跳远等均为曲线运动新课教学 （一）、曲线运动速度的方向师：在前面学习直线运动的时候我们已经知道了任何确定的直线运动都有确定的速度方向，这个方向与物体的运动方向相同或相反，现在我们又学习了曲线运动，大家想一想我们该如何确定曲线运动的速度方向?在解决这个问题之前我们先来看几张图片(如图61l、612) 师：观察图中所描述的现象，你能不能说清楚，砂轮打磨下来的炽热的微粒飞出去的链球，它们沿着什么方向运动?生：擦出的火星是砂轮与刀具磨擦出的微粒，由于惯性，以脱离砂轮时的速度沿切线方向飞出，切线方向即为火星飞出时的速度方向对于链球也是同样的道理，它们也会沿着脱离点的切线方向飞出师：刚才的几个物体的运动轨迹都是圆，我们总结曲线运动的方向沿着切线方向，但对于一般的曲线运动是不是也是这样呢?下面我们来做个实验看一看，一般的曲线运动是什么情况 如图613所示水平桌面上摆一条曲线轨道，它是由几段稍短的轨道组合而成的钢球由轨道的一端滚入(通过压缩弹簧射人或通过一个斜面滚入)，在轨道的束缚下钢球做曲线运动在轨道的下面放一张白纸，蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动的轨迹，它记录了钢球在A点的运动方向拿去一段轨道钢球的轨道出口改在图中B点且同样的方法可以记录钢球在轨道B点的运动方向观察一下，白纸上的墨迹与轨道(曲线)有什么关系?生：墨迹与轨道只有一个交点，说明了墨迹所在的直线为轨道所在曲线在该点的切线，也就是说质点在某一点(或某一时刻)的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向师：很好通过这个实验我们总结出了确定做曲线运动的物体在任意一点的速度方向。明确了曲线运动的方向之后，我们来考虑这样一个问题：在运动过程中，曲线运动的速度和直线运动的速度最大的区别是什么?生：在运动的过程中，直线运动的速度方向不发生变化，而曲线运动速度方向时刻在变师：很好那我们由速度的性质知，速度是矢量，既有大小又有方向在匀变速运动中，速度大小发生变化，我们说这是变速运动而在曲线运动中速度方向时刻在改变，我们也说它是变速运动实际上这个过程我们可以这样来理解：速度是矢量速度方向变化速度矢量就发生了变化具有加速度曲线运动是变速运动 下面我们来看几个题目 课堂训练 l.关于曲线运动，下列说法正确的是( ) A.曲线运动一定是变速运动 B.曲线运动速度的方向不断地变化。但速度的大小可以不变 C.曲线运动的速度方向可能不变 D.曲线运动的速度大小和方向一定同时改变 2对曲线运动中的速度的方向，下列说法正确的是( ) A.在曲线运动中，质点在任一位置的速度方向总是与这点的切线方向相同 B.在曲线运动中，质点的速度方向有时也不一定是沿着轨迹的切线方向 C.旋转雨伞时伞面上的水滴由内向外做螺旋运动，故水滴速度方向不是沿其切线方向的 D.旋转雨伞时，伞面上的水滴由内向外做螺旋运动，水滴速度方向总是沿其轨道的切线方向 参考答案 1A 解析：对于曲线运动来说，在运动的过程中，物体速度方向始终在变化，所以曲线运动一定是变速运动在这个过程中物体速度的大小是否发生变化，并不影响曲线运动是变速运动因此，速度大小可能变化，也可能不变所以本题应该选择A 2AD 解析：本题主要考查物体做曲线运动时的速度方向，解此题只要把握一点：不论在任何情况下，曲线运动速度方向总是与其轨道的切线方向一致的，所以本题应该选择AD （二）、物体做曲线运动的条件 师：为什么有些物体做直线运动，有些物体做曲线运动呢?下面我们通过几个实验来研究以下这个问题 实验与探究 如图615所示的装置放在水平桌面上在斜面顶端放置一钢球，放开手让钢球自由滚下，观察钢球在桌面上的运动情况，记住钢球的运动轨迹生：钢球做直线运动，速度逐渐减小师：请同学们来分析钢球在桌面上的受力情况生：钢球受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，还受到滑动摩擦力的作用师：摩擦力的方向如何? 生：摩擦力的方向与运动方向在同一直线上，但与运动方向相反(演示实验)在刚才实验中，钢球的运动路径旁边放一块磁铁，重复刚才的实验操作，观察钢球在桌面上的运动情况生：钢球做曲线运动师：分析钢球在桌面上的受力情况生：钢球受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用，此外还受到磁铁的吸引力师：引力的方向如何?生：引力的方向随着钢球的运动不断改变，但总是不与运动方向在同一直线上(演示实验)把上次实验用的钢球改为同等大小的木球重复上次实验观察木球运动情况生：木球做直线运动，速度不断减小师：分析木球在桌面上的受力情况生：木球受竖直向下的重力、竖直向上的支持力，还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用木球并不受到磁铁给它的吸引力(演示实验) 随手抛出一个粉笔头，观察粉笔头的运动状态 生：粉笔头做曲线运动 师：分析粉笔头的受力情况 生：受竖直向下的重力的作用师：在以上几个实验中，第一个钢球只受到与运动方向在同一条直线上与运动方向垂直的力的作用，做的是直线运动，木球同样也受到这样的力的作用，也是做直线运动，而第二个钢球受到一个与运动方向成一定夹角的力的作用，做的是曲线运动；粉笔头受的重力与它的运动方向也不在同一条直线上，粉笔头做曲线运动由此我们可以得出什么样的情况下物体会做曲线运动?生：当物体受到与运动方向不在同一条直线上的力的作用时，会做曲线运动师：现在大家来看这样一道题如图616所示，光滑水平桌面上放置质量为m的物体，受到与水平方向成角斜向上的力的作用，分析该物体的运动情况生：物体做匀加速直线运动师：物体的受力情况是怎样的?生：受竖直向下的重力、竖直向上的支持力以及拉力师：拉力与运动方向有什么关系?生：与运动方向有一定角度师：刚才我们总结说：当物体受到与运动方向成一定角度的力的作用时，物体会做曲线运动，而在这个实验中，物体受的力与运动方向成角，但物体并没有做曲线运动，这是什么原因呢?生：对于钢球来说，它不仅受到与运动方向成一定角度的力的作用而且它所受到的合外力的方向也与运动方向成一定角度，钢球做曲线运动；对于粉笔头来说，它所受到的重力就是它受到的合外力，与运动方向成一定角度，粉笔头做曲线运动；对于刚才实验中的物体来说，虽然它所受到的拉力与运动方向成一定角度，但物体所受的合外力仍然与运动方向在同一直线上，所以该物体并没有做曲线运动师：那我们该如何总结物体做曲线运动的条件呢?生：当物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直线上时物体将做曲线运动交流与讨论 1飞机扔炸弹，分析为什么炸弹做曲线运动? 2我们骑摩托车或自行车通过弯道时，我们侧身骑，为什么? 3盘山公路路面有何特点?火车铁轨在弯道有何特点? 参考解答 1炸弹离开飞机后由于惯性，具有与飞机同样的水平初速度，且受重力，初速度与重力方向有一定角度，所以做曲线运动 2骑摩托车或自行车通过弯道时，我们和车一起做曲线运动，这个时候人和车这个整体需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成这个曲线运动，我们侧身正是为了提供这个力3盘山公路的路面并不是水平的，而是一边高一边低；火车铁轨在弯道的时候两根铁轨并不是一般高的，而是一个高一个低之所以这样设计，正是因为各种车辆爬盘山公路的时候做的都是曲线运动，火车拐弯时也是曲线运动，这些曲线运动都需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成盘山公路和火车铁轨的这种设计就是为提供这个力服务的小结1运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动2曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上3当合外力F的方向与它的速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动 作 业 布置作业 教材第34页“问题与练习”1，2，3七、板 书设 计 6.1 曲线运动（一、）曲线运动定义：运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动（二、）物体做曲线运动的条件当物体所受的合力方向跟它的逮度方向不在同一直线上时，物体将做曲线运动（三、）曲线运动速度的方向质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向（四、）曲线运动的性质 曲线运动过程中速度方向始终在变化，因此曲线运动是变速运动八、教学反思与过去的教材相对照，尽管本书仍从砂轮落下微粒的运动入手，开始讨论曲线运动的方向。但是，又有很大不同。过去是由课本描述现象，同时直接说出结论，本书则在学习的开始提出问题，书本不予解答，请学生考虑由现象应该得出的结论。这类“思考与讨论”、“说一说”等，都是为便于学生自主学习所创造的条件，符合新课程的教学理念和教学目标。