必修二曲線運(yùn)動

1、5.1 曲線運(yùn)動三維教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（ l）知道曲線運(yùn)動中速度的方向，理解曲線運(yùn)動是一種變速運(yùn)動；（ 2）知道物體做曲線運(yùn)動的條件是所受的合外力與它的速度方向不在一條直線上.2、過程與方法（ 1）體驗曲線運(yùn)動與直線運(yùn)動的區(qū)別；（ 2）體驗曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動及它的建度方向的變化.3、情感、態(tài)度與價值觀（ 1）能領(lǐng)略曲線運(yùn)動的奇妙與和諧，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲；（ 2）有參與科技活動的熱情，將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐中.教學(xué)重點(diǎn)：什么是曲線運(yùn)動；物體做曲線運(yùn)動的方向的確定；物體做曲線運(yùn)動的條件.教學(xué)難點(diǎn)：物體微曲線運(yùn)動的條件.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)過程：第一節(jié)曲線運(yùn)動（一）新課導(dǎo)入前面我們學(xué)習(xí)過了各種直線運(yùn)動，包括勻速直線運(yùn)動、勻變速直線運(yùn)動、自由落體運(yùn)動等. 下面來看這個小實驗，判斷該物體的運(yùn)動狀態(tài).實驗： （ 1）演示自由落體運(yùn)動，該運(yùn)動的特征是什么？（軌跡是直線）（ 2）演示平拋運(yùn)動，該運(yùn)動的特征是什么？（軌跡是曲線）這里我們看到一種我們前面沒有學(xué)過的運(yùn)動形式，它與我們前面學(xué)過的運(yùn)動形式有本質(zhì)的區(qū)別. 前面我們學(xué)過的運(yùn)動的軌跡都是直線，而我們現(xiàn)在看到的這種運(yùn)動的軌跡是曲線，我們把這種運(yùn)動稱為曲線運(yùn)動 .概念： 軌跡是曲線的運(yùn)動叫曲線運(yùn)動.其實曲線運(yùn)動是比直線運(yùn)動普遍的運(yùn)動情形，現(xiàn)在請大家舉出一

3、些生活中的曲線運(yùn)動的例子？（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)等均為曲線運(yùn)動）（二）新課教學(xué)1、曲線運(yùn)動速度的方向在前面學(xué)習(xí)直線運(yùn)動的時候我們已經(jīng)知道了任何確定的直線運(yùn)動都有確定的速度方向，這個方向與物體的運(yùn)動方向相同，現(xiàn)在我們又學(xué)習(xí)了曲線運(yùn)動，大家想一想我們該如何確定曲線運(yùn)動的速度方向?在解決這個問題之前我們先來看幾張圖片(如圖 6 1l、61 2).1 / 5觀察圖中所描述的現(xiàn)象，你能不能說清楚，砂輪打磨下來的熾熱的微粒. 飛出去的鏈球，它們沿著什么方向運(yùn)動？射出的火星是砂乾與刀具磨擦出的微粒，由于慣性，以脫離砂輪時的速度沿切線方向飛出，

4、切線方向即為火星飛出時的速度方向.對于鏈球也是同樣的道理，它們也會沿著脫離點(diǎn)的切線方向飛出.剛才的幾個物體的運(yùn)動軌跡都是圈，我們總結(jié)曲線運(yùn)動的方向沿著切線方向，但對于一般的曲線運(yùn)動是不是也是這樣呢?下面我們來做個實驗看一看，一般的曲線運(yùn)動是什么情況.(演示實驗 )如圖 61 3 所示：水平桌面上擺一條曲線軌道，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 (通過壓縮彈簧射人或通過一個斜面滾入)，在軌道的束縛下鋼球做曲線運(yùn)動.在軌道的下面放一張白紙，蘸有墨水的鋼球從出口A 離開軌道后在白紙上留下一條運(yùn)動的軌跡，它記錄了鋼球在A 點(diǎn)的運(yùn)動方向 .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)動方向 .觀察一下，白紙上的墨跡與軌道(曲線 )有什么關(guān)系？墨跡與軌道只有一個交點(diǎn)，說明了墨跡所在的直線為軌道所在曲線在該點(diǎn)的切線，也就是說質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時刻）的速度的方向是在曲線的這一點(diǎn)的切線方向.很好 .通過這個實驗我們總結(jié)出了確定傲曲線運(yùn)動的物體在任意一點(diǎn)的速度方向，下面我們再從理論上對這個結(jié)論證明一下，以加深大家的理解.把我們前面學(xué)過的瞬時速度的求解方法應(yīng)用到這里，我們就可以求出任意一點(diǎn)的速度了.下面我們來看這個過程是怎樣的.（ 1）如圖 6 14，要求直線上的某處A 點(diǎn)的瞬時速度，可在離A 不遠(yuǎn)處取一B 點(diǎn)，求 AB 的平均速度來近似表示A 點(diǎn)的瞬

6、時速度，如果時間取得更短，這種近似更精確，如時間趨近于零，那么AB間的平均速度即為A 點(diǎn)的瞬時速度（ 2）在曲線運(yùn)動中如何求某點(diǎn)的瞬時速度？分析： 用與直線運(yùn)動相同的思維方法來解決 .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)的瞬時速度，當(dāng) t0 時， AB 曲線即為切線， A 點(diǎn)的瞬時速度為該點(diǎn)的切線方向 .由此我們就可以肯定我們剛才所得出的結(jié)論是正確的.明確了曲線運(yùn)動的方向之后，我們來考慮這樣一個問題：在運(yùn)動過程中，曲線運(yùn)動的速度和直線運(yùn)動的速度最大的區(qū)別是什么？2 / 5在運(yùn)動的過程

7、中，直線運(yùn)動的速度方向不發(fā)生變化，而曲線運(yùn)動速度方向時期在變.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)動中，速度大小發(fā)生變化，我們說這是變速運(yùn)動，而在曲線運(yùn)動中，速度方向時刻在改變，我們也說它是變速運(yùn)動.實際上這個過程我們可以這樣來理解：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運(yùn)動是變速運(yùn)動.下面我們來看幾個題目：（ 1）關(guān)于曲線運(yùn)動，下列說法正確的是 ()A. 曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動B.曲線運(yùn)動逮度的方向不斷地變化. 但速度的大小可以不變C.曲線運(yùn)動的逮度方向可能不變D.曲線運(yùn)動的速度大小和方向一定同時改變（ 2）對曲線運(yùn)動中的速度的方向，下

8、列說法正確的是 ()A. 在曲線運(yùn)動中，質(zhì)點(diǎn)在任一位置的速度方向總是與這點(diǎn)的切線方向相同B. 在曲線運(yùn)動中，質(zhì)點(diǎn)的速度方向有時也不一定是沿著軌跡的切線方向C.旋轉(zhuǎn)雨傘時傘面上的水滴由內(nèi)向外做螺旋運(yùn)動，故水滴速度方向不是沿其切線方向的D. 旋轉(zhuǎn)雨傘時，傘面上的水滴由內(nèi)向外做螺旋運(yùn)動，水滴速度方向總是沿其軌道的切線方向參考答案（ 1）A 解析：對于曲線運(yùn)動來說，在運(yùn)動的過程中，物體速度方向始終在變化，所以曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動在這個過程中物體速度的大小是否發(fā)生變化，并不影響曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動因此，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運(yùn)動時的速度方

9、向，解此題只要把握一點(diǎn)：不論在任何情況下，曲線運(yùn)動速度方向總是與其軌道的切線方向一致的，所以本題應(yīng)該選擇AD（ 2）物體做曲線運(yùn)動的條件為什么有些物體做直線運(yùn)動，有些物體做曲線運(yùn)動呢?下面我們通過幾個實驗來研究以下這個問題.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，放開手讓鋼球自由滾下，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動情況，記住鋼球的運(yùn)動軌跡.（鋼球做直線運(yùn)動，速度逐漸減小.）請同學(xué)們來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，還受到滑動摩擦力的作用.）摩擦力的方向如何？（摩擦力的方向與運(yùn)動方向在同一直線上，但與運(yùn)動方向相反）演示實驗： 在剛才實驗中，鋼

10、球的運(yùn)動路徑旁邊放一塊磁鐵，重復(fù)剛才的實驗操作，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動情況？（鋼球傲曲線運(yùn)動）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)動方向相反的滑動摩擦力的作用，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)動不斷改變，但總是不與運(yùn)動方向在同一直線上.）演示實驗： 把上次實驗用的鋼球改為同等大小的木球重復(fù)上次實驗，觀察木球運(yùn)動情況？（木球做直線3 / 5運(yùn)動，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)動方向相反的滑動摩擦力的作用，木球并不受到磁鐵給它的吸引力.）演示實驗：

11、 隨手拋出一個粉筆頭，觀察粉筆頭的運(yùn)動狀態(tài)？（粉筆頭做曲線運(yùn)動）分析粉筆頭的受力情況？（受豎直向下的重力的作用.）在以上幾個實驗中，第一個鋼球只受到與運(yùn)動方向在同一條直線上與運(yùn)動方向垂直的力的作用，做的是直線運(yùn)動，木球同樣也受到這樣的力的作用，也是做直線運(yùn)動，面第二個鋼球受到一個與運(yùn)動方向成一定夾角的力的作用，做的是曲線運(yùn)動；粉筆頭受的重力與它的運(yùn)動方向也不在同一條直線上，粉筆頭傲曲線運(yùn)動由此我們可以得出什么樣的情況下物體會做曲線運(yùn)動？結(jié)論： 當(dāng)物體受到與運(yùn)動方向不垂直也不在同一條直線上的力的作用時，會做曲線運(yùn)動.現(xiàn)在大家來看這樣一道題，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)動情況？（物體做勻加速直線運(yùn)動.）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)動方向有什么關(guān)系？（與運(yùn)動方向有一定角度）剛才我們總結(jié)說：當(dāng)物體受到與運(yùn)動方向成一定角度的力的作用時，物體會做曲線運(yùn)動，而在這個實驗中，物體受的力與運(yùn)動方向成一定角，但物體并沒有做曲線運(yùn)動，這是什么原因呢？對于鋼球來說，它不僅受到與運(yùn)動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)動方向成一定角度，鋼球做曲線運(yùn)動；對于粉筆頭來說，它所受到的重力就是它受到的合外力，與運(yùn)動方向成一定角度，粉筆頭做曲線運(yùn)動；對于剛才實驗

13、中的物體來說，雖然它所受到的拉力與運(yùn)動方向成一定角度，但物體所受的合外力仍然與運(yùn)動方向在同一直線上，所以該物體并沒有做曲線運(yùn)動.那我們該如何總結(jié)物體做曲線運(yùn)動的條件呢？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上時，物體將做曲線運(yùn)動.3、交流與討論（ 1）飛機(jī)扔炸彈，分析為什么炸彈做曲線運(yùn)動？（ 2）我們騎摩托車或自行車通過彎道時，我們側(cè)身騎，為什么？（ 3）盤山公路路面有何特點(diǎn) ?火車鐵軌在彎道有何特點(diǎn)？參考解答（ 1）炸彈離開飛機(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，所以做曲線運(yùn)動 .（ 2）騎摩托車或自行車通過彎道時，我們和車一起做曲線運(yùn)動，這個時候人和車這個整體需要一個與運(yùn)動方向成一定夾角的力來完成這個曲線運(yùn)動，我們側(cè)身正是為了提供這個力.（ 3）盤山公路的路面并不是水平的，而是一邊高一邊低；火車鐵軌在彎道的時候兩根鐵軌并不是一般高的，而是一個高一個低之所以這樣設(shè)計，正是因為各種車輛爬盤山公路的時候做的都是曲線運(yùn)動，火車拐彎時也是曲線運(yùn)動，這些曲線運(yùn)動都需要一個與運(yùn)動方向成一定夾角的力來完成盤山公路和火4 / 5車鐵軌的這種設(shè)計就是為提供這個力服務(wù)的.4、小結(jié)：（ 1）運(yùn)動軌跡是曲線的運(yùn)動叫曲線運(yùn)動.（ 2）曲線運(yùn)動中速度的方向是時刻改變的，質(zhì)點(diǎn)在某