2019-2020年高中物理 第一节 曲线运动-1教案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 第一节 曲线运动-1教案 新人教版必修2教学建议：一、教学目标：1、知识和技能目标（1） 知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动一种变速运动。（2） 知道合运动和分运动，理解运动的合成和分解遵循平行四边形定则；会用作图法和直角三角形知识解决有关位移和速度的合成、分解问题。（3） 理解平抛运动是一个匀变速曲线运动，会用运动的合成和分解的方法分析解决有关平抛运动的问题。（4） 理解描述圆周运动的线速度、角速度的概念，以及两者之间的关系。理解向心力和向心加速度的概念，知道它们的变化特点。理解圆周运动是非匀变速曲线运动。（5） 能结合具体的生活实例，分析圆周运动中向心力的来源。能具体解决有关圆周运动的问题。会分析生活和生产中的离心现象。2、体验型目标：（1） 利用简单器具，体验曲线运动中速度的方向，领会曲线运动的条件，体会力对物体运动速度的影响。（2） 探究平抛运动的规律，会描绘平抛运动的轨迹。（3） 通过查找资料，对比世纪弹道的形状与抛物线的差异，并尝试做出解释。（4） 估测自行车拐弯时受到的向心力。（5） 调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异，并写出分析报告。（6） 比较研究平抛运动和圆周运动的不同方法，体会只是对人类文明进步的巨大影响。二、教学重点和难点（1） 力对物体运动的影响与物体做曲线运动的条件。（2） 从等效的思想理解运动的合成与分解。（3） 平抛运动的规律的探索与运用。（4） 圆周运动的规律、向心力来源分析、及应用圆周运动的知识分析生活和生产中的具体问题。三、教学中注意以下几点：（1） 注意通过过程的分析、方法上的探索，使学生顺其自然地获取新知。 例如，对于曲线运动方向的认知上，可通过大量实例使学生获取感性认识，然后一道学生从“极限”的角度进行理论分析，从而形成对曲线运动方向的正确理解。另外，在对合、分运动关系的认识上、抛体运动规律的探究上、圆周运动中向心加速度的方向的探究上都体现出这一点。（2） 帮组学生设计完成相关的简单实验，使学生在体验中完成对知识的理解与把握。（3） 对于重点和难点问题，应抓住要害，放慢过程，降低台级，化解难点。例如，对于运动的合成与分解，要通过更多一些具体事例，使学生明白运动之间的等效性；对于向心加速度概念的理解，教材中从运动学的角度出发进行描述，针对这一难点，首先抓住“速度变化量”这一要害，分成几个台阶，先认识直线运动中“速度变化量”，然后逐渐过渡到曲线运动的“速度变化量”，进一步使学生通过作图法会求“速度变化量”，再结合加速度的普遍定义来认识向心加速度的大小和方向。（4） 对于学生的探究性活动，要注意将统一的探究思路和不同的实验方案结合起来。鼓励学生大胆创新，设计与课本不同的实验方案，不要死记实验器材、装置、不走等条文。课程标准要求：1、会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。2、会描述匀速圆周运动。知道向心加速度。3、能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。分析生活和生产中的离心现象。4、关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系。 第一节 曲线运动探索：自学尝试解决下列问题1、 为什么说曲线运动一定是一个变速运动？ 曲线运动中速度的方向不断变化，所以曲线运动必定是一个变速运动。2、 运动的物体受到力的作用，试分析以下情况下，力F对物体运动的速度V的影响：（1）力F与速度V的方向相同： 力的作用效果是使速度的大小不断变大，速度的方向保持不变。（2）力F与速度V的方向相反：力的作用效果是使速度的大小不断变小，速度的方向保持不变。（3）力F与速度V的方向互相垂直：力的作用效果是使速度的方向不断变化，速度的大小保持不变。（4）力F与速度V的方向成某一角度：力的作用效果是：将力F沿速度的方向和垂直于速度的方向进行分解成两个力F1和F2, F1使速度的大小不断变化， F2时速度的方向发生变化。3、归纳得出物体做曲线运动的条件：当力F与速度V的方向不共线时，速度的方向必定发生变化，物体将做曲线运动。要点归纳1 理解曲线运动是一个变速运动速度是一个矢量，既有大小，又有方向。假如在运动过程中只有速度的大小的变化，而物体的速度方向不变，则物体只能作直线运动，因此，若物体做曲线运动，表明了物体的速度方向发生的变化。因为速度是一个矢量，方向变化了，即使大小不变，速度这个物理量也发生了变化，所以曲线运动一定是变速运动。2 物体做曲线运动的条件 V F1F F26-1- 1曲线运动既然是一个变速运动，就一定有加速度，物体所受的合外力一定不为零。当合外力的方向与速度方向共线时，加速度的方向也必与速度方向共线，物体做的是加速直线运动或减速直线运动。这样，欲使物体作曲线运动，合外力的方向也必与速度方向不共线。如图6-1-1，若我们将F用其两个互相垂直的分力来取代，（其中一个沿v的方向，另一个沿与v垂直的方向），这时可以看出，F1产生的效果是用来改变v的大小，而方向的改变只能由F2来完成了。3 力对物体运动的影响（1） 当F与v方向共线时，F的作用效果主要是改变速度的大小，也改变速度的方向。（2） 当F与v方向垂直时，产生的加速度方向与v垂直，这时F起到改变v的方向的作用。（3）当F与v方向成某一角度，如图6-1-1，将F用其两个分力F1, F2来取代，F1与v共线，改变v的大小。F2与v垂直，改变v的方向。因此，F既能改变v的大小，又能改变v的方向。4、注意两点：第一，曲线运动中的某段时间内的位移方向与某时刻的速度方向不同。位移方向是由起始位置指向末位置的有向线段。速度方向则是沿轨迹上该点的切线方向。第二，曲线运动中的路程和位移的大小一般不同。路程是指路径的长度，位移的大小则是始末位置间有向线断的长度。例题探究与解答例1 如图6-1-2是一质点从AG 的轨迹曲线，B、C、D、E、F是轨迹上的点，请你画出质点在轨迹各点的瞬时速度方向，作出AD、EG的位移矢量。分析：瞬时速度方向与曲线上该点切线方向一致，故应如图6-1-3所示；位移矢量即连接初末位置的有向的线段，如图6-1-3所示。ABCDEFG图6-1-2ABCDEFG图6-1-3说明该题的关键是注意位移的方向与速度方向之间的区别。 c b B a A图6-1-4例2如图6-1-4所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B,这时突然使它所受力反向，大小不变，即由F变为-F，在此力作用下，物体以后的运动情况，下列说法正确的是（ ）A、物体不可能沿曲线Ba运动B、物体不可能沿直线Bb运动C、物体不可能沿直线Bc运动 D、物体不可能沿原曲线由B返回A 分析：本题考查曲线运动条件。物体受力方向与速度方向不在一条直线上时，物体将做曲线运动，力的方向是指向轨迹弯曲的一侧的，AB曲线向下弯曲,说明力F沿某一方向指向AB弯曲一侧；若换成-F，其方向指向另一侧，故曲线要向上弯曲，物体可能沿Bc方向运动，如果物体在B点不受力，物体可能沿Bb方向做匀速直线运动；如果物体受力不变，则物体可能沿Ba曲线运动，故此时只有可能沿曲线Bc运动。 c b B a A图6-1-5FNFN答案：ABD图6-1-5说明 根据曲线运动物体所受合力必指向曲线凹侧也可判定。该题中可依据法向分力改变速度方向，从而影响轨迹走向判断：如图6-1-5所示，物体在B点所受恒力必有垂直于速度方向的法向力FN，当合力反向后，FN必反向变为FN，则轨迹必向上弯，即可能为Bc。例3 下面说法中正确的是（ ）A、 做曲线运动物体的速度方向必定是变化的B、 速度变化的运动必定是曲线运动C、 加速度恒定的运动不可能是曲线运动D、 加速度变化的运动必定是曲线运动分析：在曲线运动中，运动质点在任一点的速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向，所以曲线运动的速度方向一定变化，所以A正确；速度是矢量，既有大小又有方向，速度大小或方向其中一个变化或两个都变化，速度就变化。若速度大小变化，方向不变，且速度方向与加速度方向在一条直线上，物体就做变速直线运动，故B不正确；物体做曲线运动的条件是加速度方向与速度方向不在一条直线上，而不是要求加速度是否为恒量，C不正确；加速度是矢量，既有大小又有方向，若加速度方向不变，仅是大小变化，且加速度方向与速度方向在一条直线上时，物体做变加速度直线运动，所以D不正确。答案A说明：解答此题，要注意理解物体做曲线运动的条件和物体做曲线运动的特点，进一步理解速度、加速度的矢量性及速度、加速度变化的特征。 合作求解1. 一物体由静止开始下落一小段时间后，突然受一恒定水平风力的影响，但着地前一小段时间风突然停止，则其运动轨迹的情况可能是图6-1-6中的( )ABCD图6-1-6物体的运动可分为 个过程， 它们分别是：分析这几个过程的起始速度分析这几个过程的受力情况：根据直线运动或曲线运动的条件判断各阶段的轨迹：根据直线和曲线运动轨迹的特点画出曲线的轨迹：答案：C跟踪练习一、选择题1、 做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量是（ ）A.速率B.速度C.合外力 D.加速度分析：曲线运动中速度的方向必定发生变化，所以速度必定发生变化。选项B正确一质点做曲线运动，在运动的某一位置，它的速度方向、加速度方向、以及所受的合外力方向的关系是（ ）A. 速度、加速度、合外力的方向有可能都相同B. 加速度与合外力的方向一定相同C. 加速度方向与速度方向一定相同D. 速度方向与合外力方向可能相同，也可能不同 分析：由牛顿第二定律可知，加速度方向必定与合外力方向一致，选项B正确3、物体受几个力的作用而做匀速直线运动，若突然撤去其中一个力，它可能做（ ）A. 匀速直线运动B. 匀加速直线运动C. 匀减速直线运动D. 曲线运动 分析：物体在几个力的作用下做匀速直线运动，说明物体处于平衡状态，撤掉其中一个力其它几个力的合力必定与这个力大小相等方向相反，若这几个力的合力与原来物体运动方向相同则作匀加速直线运动;若与原来方向相反，则作匀减速直线运动；若与原来的运动方向不在一条直线上则作曲线运动。故选项BCD正确4、质点在三个力F1、F2、F3的作用下保持静止状态，若突然撤去F1 ,则质点（ ）A. 一定做匀变速运动B. 一定做直线运动C. 一定做非匀变速直线运动D. 一定做曲线运动分析：物体在三个力的作用下保持静止状态，突然撤去F1，则其另外两个力的合力与F1大小相等方向相反，物体在这个合力的作用下由静止开始作匀变速直线运动。故选项AB正确5、关于物体的运动，下列说法中正确的是（ ）A. 物体做曲线运动时，它所受的合力一定不为零B. 做曲线运动物体，有可能处于平衡状态C. 做曲线运动物体，速度的方向一定时刻改变D. 做曲线运动物体，受到的合外力方向有可能与速度的方向在一条直线上分析：物体作曲线运动的条件就是所受的合外力不为零，且其所受的合外力方向与速度方向不在一条直线上，故选项AC正确6、一质点受到两个力F1和F2的作用。由静止开始运动一段时间后，保持两个力的方向不变，其中力F1突然增大，则此后质运动情况下列说法中正确的是：A、 可能做变加速曲线运动B、 一定做匀变速曲线运动C、 一定做匀加速直线运动D、 在相等时间内质点的速度的变化量一定相等分析：质点由静止沿着两个力的合力方向作匀加速直线运动，当力F1突然增大时，合力方向不再沿原来的运动方向，故一定做曲线运动，又因为F1增大以后合力再不变化，故选项B正确二、 填空7、做曲线运动的物体，在某点的瞬时速度的方向就是通过这一点沿曲线的 方向，因而做曲线运动的物体的速度的方向 ，所以曲线运动是一种 。 分析：曲线运动中速度的方向就是沿曲线上该点的切线方向，速度的方向随时变化，所以曲线运动是一种变速运动。8、物体受恒力作用，力的方向和运动方向的夹角由大于逐渐减小到小于的过程中，物体运动轨迹是 线，运动速度大小的变化情况是 。分析：合外力的方向与速度方向不在一条直线上，故物体作曲线运动；当力的方向与运动方向的夹角由大于逐渐减小到的过程中，合外力作负功，速度变小；当力的方向与运动方向的夹角由逐渐减小到小于的过程中，合外力作正功，速度变大，故运动速度大小的变化情况为先变小后变大。三、综合题 9、人在平地上走路时，如果让两个脚掌轮流向后蹬地，人就一直向前走，如果让左脚掌向左后方蹬地，人就向右前方转弯，若让右脚掌向右后方蹬地，人就向左前方转弯。试用牛顿运动定律及物体做直线或做曲线运动的条件，说明上述人行走的方式。 分析：人在走路时，两只脚掌轮流向后蹬地，给地一个向后的静摩擦力，由牛顿第三定律可知，地面同时给人一个向前的静摩擦力作用，人就向前行走。当左脚掌向左后方蹬地时，人给地一个向左后方的力，地同时给人一个向右前方的力，这个力改变人的运动状态，而产生一个与此速度不在一条直线上的加速度，人就向右前方转弯行走，轨迹是曲线。同理，我们可以运用同样的方法解释人向左前方转弯的情况。图6-1-7oo10、如图6-1-7，一个物体放在一水平放置的转盘上，转盘可绕竖直轴OO转动，当转盘在加速转动时，物体相对转盘没有滑动。试画图说明物体所受的静摩擦力和运动方向间的关系。分析：物体随转盘一起加速转动时，其摩擦力既要改变速度的大小，又要改变速度的方向，所以，摩擦力方向和运动方向间的关系如图fv