必修二曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

1、5.1 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（ l）知道曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中速度的方向，理解曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)；（ 2）知道物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件是所受的合外力與它的速度方向不在一條直線(xiàn)上.2、過(guò)程與方法（ 1）體驗(yàn)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的區(qū)別；（ 2）體驗(yàn)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)及它的建度方向的變化.3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（ 1）能領(lǐng)略曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲；（ 2）有參與科技活動(dòng)的熱情，將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐中.教學(xué)重點(diǎn)：什么是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向的確定；物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件.教學(xué)難點(diǎn)：物體微曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件.教學(xué)方法： 探究、講授、討論、練習(xí)教具準(zhǔn)備：投影儀、投影片

2、、斜面、小鋼球、小木球、條形磁鐵.教學(xué)過(guò)程：第一節(jié)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（一）新課導(dǎo)入前面我們學(xué)習(xí)過(guò)了各種直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，包括勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)等. 下面來(lái)看這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，判斷該物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).實(shí)驗(yàn)： （ 1）演示自由落體運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)的特征是什么？（軌跡是直線(xiàn)）（ 2）演示平拋運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)的特征是什么？（軌跡是曲線(xiàn)）這里我們看到一種我們前面沒(méi)有學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)形式，它與我們前面學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)形式有本質(zhì)的區(qū)別. 前面我們學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)的軌跡都是直線(xiàn)，而我們現(xiàn)在看到的這種運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線(xiàn)，我們把這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) .概念： 軌跡是曲線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)叫曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).其實(shí)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是比直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)普遍的運(yùn)動(dòng)情形，現(xiàn)在請(qǐng)大家舉出一

3、些生活中的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的例子？（微觀世界里如電子繞原子核旋轉(zhuǎn)；宏觀世界里如天體運(yùn)行；生活中如投標(biāo)搶、擲鐵餅、跳高、既遠(yuǎn)等均為曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）（二）新課教學(xué)1、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的方向在前面學(xué)習(xí)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候我們已經(jīng)知道了任何確定的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)都有確定的速度方向，這個(gè)方向與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同，現(xiàn)在我們又學(xué)習(xí)了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，大家想一想我們?cè)撊绾未_定曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度方向?在解決這個(gè)問(wèn)題之前我們先來(lái)看幾張圖片(如圖 6 1l、61 2).1 / 5觀察圖中所描述的現(xiàn)象，你能不能說(shuō)清楚，砂輪打磨下來(lái)的熾熱的微粒. 飛出去的鏈球，它們沿著什么方向運(yùn)動(dòng)？射出的火星是砂乾與刀具磨擦出的微粒，由于慣性，以脫離砂輪時(shí)的速度沿切線(xiàn)方向飛出，

4、切線(xiàn)方向即為火星飛出時(shí)的速度方向.對(duì)于鏈球也是同樣的道理，它們也會(huì)沿著脫離點(diǎn)的切線(xiàn)方向飛出.剛才的幾個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡都是圈，我們總結(jié)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向沿著切線(xiàn)方向，但對(duì)于一般的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是不是也是這樣呢?下面我們來(lái)做個(gè)實(shí)驗(yàn)看一看，一般的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是什么情況.(演示實(shí)驗(yàn) )如圖 61 3 所示：水平桌面上擺一條曲線(xiàn)軌道，它是由幾段稍短的軌道組合而成的鋼球由軌道的一端滾入 (通過(guò)壓縮彈簧射人或通過(guò)一個(gè)斜面滾入)，在軌道的束縛下鋼球做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).在軌道的下面放一張白紙，蘸有墨水的鋼球從出口A 離開(kāi)軌道后在白紙上留下一條運(yùn)動(dòng)的軌跡，它記錄了鋼球在A 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向 .拿去一段軌道，鋼球的軌道出口改在田中且同樣的方

5、法可以記錄鋼球在軌道B 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向 .觀察一下，白紙上的墨跡與軌道(曲線(xiàn) )有什么關(guān)系？墨跡與軌道只有一個(gè)交點(diǎn)，說(shuō)明了墨跡所在的直線(xiàn)為軌道所在曲線(xiàn)在該點(diǎn)的切線(xiàn)，也就是說(shuō)質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時(shí)刻）的速度的方向是在曲線(xiàn)的這一點(diǎn)的切線(xiàn)方向.很好 .通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們總結(jié)出了確定傲曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體在任意一點(diǎn)的速度方向，下面我們?cè)購(gòu)睦碚撋蠈?duì)這個(gè)結(jié)論證明一下，以加深大家的理解.把我們前面學(xué)過(guò)的瞬時(shí)速度的求解方法應(yīng)用到這里，我們就可以求出任意一點(diǎn)的速度了.下面我們來(lái)看這個(gè)過(guò)程是怎樣的.（ 1）如圖 6 14，要求直線(xiàn)上的某處A 點(diǎn)的瞬時(shí)速度，可在離A 不遠(yuǎn)處取一B 點(diǎn)，求 AB 的平均速度來(lái)近似表示A 點(diǎn)的瞬

6、時(shí)速度，如果時(shí)間取得更短，這種近似更精確，如時(shí)間趨近于零，那么AB間的平均速度即為A 點(diǎn)的瞬時(shí)速度（ 2）在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中如何求某點(diǎn)的瞬時(shí)速度？分析： 用與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相同的思維方法來(lái)解決 .先求 AB 的平均速度，據(jù)式： V AB =X AB /t 可知： V AB 的方向與 X AB 的方向一致， t 越小， V AB 越接近 A 點(diǎn)的瞬時(shí)速度，當(dāng) t0 時(shí)， AB 曲線(xiàn)即為切線(xiàn)， A 點(diǎn)的瞬時(shí)速度為該點(diǎn)的切線(xiàn)方向 .由此我們就可以肯定我們剛才所得出的結(jié)論是正確的.明確了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向之后，我們來(lái)考慮這樣一個(gè)問(wèn)題：在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度最大的區(qū)別是什么？2 / 5在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程

7、中，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度方向不發(fā)生變化，而曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度方向時(shí)期在變.很好 .那我們由速度的性質(zhì)知，速度是矢量，既有大小又有方向.在勻變速運(yùn)動(dòng)中，速度大小發(fā)生變化，我們說(shuō)這是變速運(yùn)動(dòng)，而在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，速度方向時(shí)刻在改變，我們也說(shuō)它是變速運(yùn)動(dòng).實(shí)際上這個(gè)過(guò)程我們可以這樣來(lái)理解：速度是矢量+速度方向變化，速度矢量就發(fā)生了變化具有加速度曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng).下面我們來(lái)看幾個(gè)題目：（ 1）關(guān)于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是 ()A. 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)B.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)逮度的方向不斷地變化. 但速度的大小可以不變C.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的逮度方向可能不變D.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向一定同時(shí)改變（ 2）對(duì)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的速度的方向，下

8、列說(shuō)法正確的是 ()A. 在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)在任一位置的速度方向總是與這點(diǎn)的切線(xiàn)方向相同B. 在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的速度方向有時(shí)也不一定是沿著軌跡的切線(xiàn)方向C.旋轉(zhuǎn)雨傘時(shí)傘面上的水滴由內(nèi)向外做螺旋運(yùn)動(dòng)，故水滴速度方向不是沿其切線(xiàn)方向的D. 旋轉(zhuǎn)雨傘時(shí)，傘面上的水滴由內(nèi)向外做螺旋運(yùn)動(dòng)，水滴速度方向總是沿其軌道的切線(xiàn)方向參考答案（ 1）A 解析：對(duì)于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，物體速度方向始終在變化，所以曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)在這個(gè)過(guò)程中物體速度的大小是否發(fā)生變化，并不影響曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)因此，速度大小可能變化，也可能不變所以本題應(yīng)該選擇A（ 2）AD 解析：本題主要考查物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度方

9、向，解此題只要把握一點(diǎn)：不論在任何情況下，曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度方向總是與其軌道的切線(xiàn)方向一致的，所以本題應(yīng)該選擇AD（ 2）物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件為什么有些物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，有些物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)呢?下面我們通過(guò)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究以下這個(gè)問(wèn)題.如圖 61 5 所示的裝置放在水平桌面上，在斜面頂端放置一鋼球，放開(kāi)手讓鋼球自由滾下，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動(dòng)情況，記住鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡.（鋼球做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小.）請(qǐng)同學(xué)們來(lái)分析鋼球在桌面上的受力情況？（鋼球受豎直向下的重力，豎直向上的支持力，還受到滑動(dòng)摩擦力的作用.）摩擦力的方向如何？（摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線(xiàn)上，但與運(yùn)動(dòng)方向相反）演示實(shí)驗(yàn)： 在剛才實(shí)驗(yàn)中，鋼

10、球的運(yùn)動(dòng)路徑旁邊放一塊磁鐵，重復(fù)剛才的實(shí)驗(yàn)操作，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動(dòng)情況？（鋼球傲曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）分析鋼球在桌面上的受力情況？（鋼球受豎直向下的重力，豎直向上的支持力，還受到方向與運(yùn)動(dòng)方向相反的滑動(dòng)摩擦力的作用，此外還受到磁鐵的吸引力.）引力的方向如何？（引力的方向隨著鋼球的運(yùn)動(dòng)不斷改變，但總是不與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線(xiàn)上.）演示實(shí)驗(yàn)： 把上次實(shí)驗(yàn)用的鋼球改為同等大小的木球重復(fù)上次實(shí)驗(yàn)，觀察木球運(yùn)動(dòng)情況？（木球做直線(xiàn)3 / 5運(yùn)動(dòng)，速度不斷減小.）分析木球在桌面上的受力情況？（木球受豎直向下的重力、豎直向上的支持力，還受到方向與運(yùn)動(dòng)方向相反的滑動(dòng)摩擦力的作用，木球并不受到磁鐵給它的吸引力.）演示實(shí)驗(yàn)：

11、 隨手拋出一個(gè)粉筆頭，觀察粉筆頭的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？（粉筆頭做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）分析粉筆頭的受力情況？（受豎直向下的重力的作用.）在以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中，第一個(gè)鋼球只受到與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線(xiàn)上與運(yùn)動(dòng)方向垂直的力的作用，做的是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，木球同樣也受到這樣的力的作用，也是做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，面第二個(gè)鋼球受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向成一定夾角的力的作用，做的是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；粉筆頭受的重力與它的運(yùn)動(dòng)方向也不在同一條直線(xiàn)上，粉筆頭傲曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)由此我們可以得出什么樣的情況下物體會(huì)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？結(jié)論： 當(dāng)物體受到與運(yùn)動(dòng)方向不垂直也不在同一條直線(xiàn)上的力的作用時(shí)，會(huì)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).現(xiàn)在大家來(lái)看這樣一道題，如圖6 16 所示，光滑水平桌面上放置質(zhì)量為m 的物體，

12、受到與水平方向成 .角斜向上的力的作用，分析該物體的運(yùn)動(dòng)情況？（物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).）物體的受力情況是怎樣的？（受豎直向下的重力、豎直向上的支持力以及拉力. ）拉力與運(yùn)動(dòng)方向有什么關(guān)系？（與運(yùn)動(dòng)方向有一定角度）剛才我們總結(jié)說(shuō)：當(dāng)物體受到與運(yùn)動(dòng)方向成一定角度的力的作用時(shí)，物體會(huì)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，物體受的力與運(yùn)動(dòng)方向成一定角，但物體并沒(méi)有做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這是什么原因呢？對(duì)于鋼球來(lái)說(shuō)，它不僅受到與運(yùn)動(dòng)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與運(yùn)動(dòng)方向成一定角度，鋼球做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；對(duì)于粉筆頭來(lái)說(shuō)，它所受到的重力就是它受到的合外力，與運(yùn)動(dòng)方向成一定角度，粉筆頭做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；對(duì)于剛才實(shí)驗(yàn)

13、中的物體來(lái)說(shuō)，雖然它所受到的拉力與運(yùn)動(dòng)方向成一定角度，但物體所受的合外力仍然與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線(xiàn)上，所以該物體并沒(méi)有做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).那我們?cè)撊绾慰偨Y(jié)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件呢？結(jié)論： 當(dāng)物體所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直線(xiàn)上時(shí)，物體將做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).3、交流與討論（ 1）飛機(jī)扔炸彈，分析為什么炸彈做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？（ 2）我們騎摩托車(chē)或自行車(chē)通過(guò)彎道時(shí)，我們側(cè)身騎，為什么？（ 3）盤(pán)山公路路面有何特點(diǎn) ?火車(chē)鐵軌在彎道有何特點(diǎn)？參考解答（ 1）炸彈離開(kāi)飛機(jī)后由于慣性，具有與飛機(jī)同樣的水平初速度，且受重力，初速度與重力方向有一定角度，所以做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) .（ 2）騎摩托車(chē)或自行車(chē)通過(guò)彎道時(shí)，我們和車(chē)一起做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)候人和車(chē)這個(gè)整體需要一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向成一定夾角的力來(lái)完成這個(gè)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，我們側(cè)身正是為了提供這個(gè)力.（ 3）盤(pán)山公路的路面并不是水平的，而是一邊高一邊低；火車(chē)鐵軌在彎道的時(shí)候兩根鐵軌并不是一般高的，而是一個(gè)高一個(gè)低之所以這樣設(shè)計(jì)，正是因?yàn)楦鞣N車(chē)輛爬盤(pán)山公路的時(shí)候做的都是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，火車(chē)拐彎時(shí)也是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這些曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)都需要一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向成一定夾角的力來(lái)完成盤(pán)山公路和火4 / 5車(chē)鐵軌的這種設(shè)計(jì)就是為提供這個(gè)力服務(wù)的.4、小結(jié)：（ 1）運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)叫曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).（ 2）曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中速度的方向是時(shí)刻改變的，質(zhì)點(diǎn)在某