物理必修ⅱ人教新課標5.1 曲線運動 教案

1、第五章 曲線運動5.1 曲線運動三維教學目標1、知識與技能（l）知道曲線運動中速度的方向，理解曲線運動是一種變速運動；（2）知道物體做曲線運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）體驗曲線運動與直線運動的區(qū)別；（2）體驗曲線運動是變速運動及它的建度方向的變化。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）能領略曲線運動的奇妙與和諧，發(fā)展對科學的好奇心與求知欲；（2）有參與科技活動的熱情，將物理知識應用于生活和生產實踐中。教學重點：什么是曲線運動；物體做曲線運動的方向的確定；物體做曲線運動的條件。教學難點：物體微曲線運動的條件。教學方法：探究、講授、討論、練習教具準備：投影儀、投影

2、片、斜面、小鋼球、小木球、條形磁鐵。教學過程：第一節(jié) 曲線運動（一）新課導入前面我們學習過了各種直線運動，包括勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動等。下面來看這個小實驗，判斷該物體的運動狀態(tài)。實驗：（1）演示自由落體運動，該運動的特征是什么？（軌跡是直線） （2）演示平拋運動，該運動的特征是什么？（軌跡是曲線）這里我們看到一種我們前面沒有學過的運動形式，它與我們前面學過的運動形式有本質的區(qū)別。前面我們學過的運動的軌跡都是直線，而我們現在看到的這種運動的軌跡是曲線，我們把這種運動稱為曲線運動。概念：軌跡是曲線的運動叫曲線運動。其實曲線運動是比直線運動普遍的運動情形，現在請大家舉出一些生活中

3、的曲線運動的例子？（微觀世界里如電子繞原子核旋轉；宏觀世界里如天體運行；生活中如投標搶、擲鐵餅、跳高、既遠等均為曲線運動）（二）新課教學1、曲線運動速度的方向在前面學習直線運動的時候我們已經知道了任何確定的直線運動都有確定的速度方向，這個方向與物體的運動方向相同，現在我們又學習了曲線運動，大家想一想我們該如何確定曲線運動的速度方向?在解決這個問題之前我們先來看幾張圖片(如圖61l、612)。觀察圖中所描述的現象，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，切線方向即為火星飛出時的速

4、度方向。對于鏈球也是同樣的道理，它們也會沿著脫離點的切線方向飛出。剛才的幾個物體的運動軌跡都是圈，我們總結曲線運動的方向沿著切線方向，但對于一般的曲線運動是不是也是這樣呢?下面我們來做個實驗看一看，一般的曲線運動是什么情況。(演示實驗)如圖613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動的軌跡，它記錄了鋼球在A點的運動方向。拿去一段軌道，鋼球的軌道出口改在田中且同樣的方法可以記錄鋼球在軌道B點的運動方向。觀察一

5、下，白紙上的墨跡與軌道(曲線)有什么關系？墨跡與軌道只有一個交點，說明了墨跡所在的直線為軌道所在曲線在該點的切線，也就是說質點在某一點（或某一時刻）的速度的方向是在曲線的這一點的切線方向。很好。通過這個實驗我們總結出了確定傲曲線運動的物體在任意一點的速度方向，下面我們再從理論上對這個結論證明一下，以加深大家的理解。把我們前面學過的瞬時速度的求解方法應用到這里，我們就可以求出任意一點的速度了。下面我們來看這個過程是怎樣的。（1）如圖614，要求直線上的某處A點的瞬時速度，可在離A不遠處取一B點，求AB的平均速度來近似表示A點的瞬時速度，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

6、的平均速度即為A點的瞬時速度（2）在曲線運動中如何求某點的瞬時速度？分析：用與直線運動相同的思維方法來解決。先求AB的平均速度，據式：VAB=XAB/t可知：VAB的方向與XAB的方向一致，t越小，VAB越接近A點的瞬時速度，當t0時，AB曲線即為切線，A點的瞬時速度為該點的切線方向。由此我們就可以肯定我們剛才所得出的結論是正確的。明確了曲線運動的方向之后，我們來考慮這樣一個問題：在運動過程中，曲線運動的速度和直線運動的速度最大的區(qū)別是什么？在運動的過程中，直線運動的速度方向不發(fā)生變化，而曲線運動速度方向時期在變。很好。那我們由速度的性質知，速度是矢量，既有大小又有方向。在勻變速運動中，速度大

7、小發(fā)生變化，我們說這是變速運動，而在曲線運動中，速度方向時刻在改變，我們也說它是變速運動。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動是變速運動。下面我們來看幾個題目：（1）關于曲線運動，下列說法正確的是( )A.曲線運動一定是變速運動 B.曲線運動逮度的方向不斷地變化。但速度的大小可以不變C.曲線運動的逮度方向可能不變 D.曲線運動的速度大小和方向一定同時改變（2）對曲線運動中的速度的方向，下列說法正確的是( )A.在曲線運動中，質點在任一位置的速度方向總是與這點的切線方向相同B.在曲線運動中，質點的速度方向有時也不一定是沿著軌跡的切線方

8、向C.旋轉雨傘時傘面上的水滴由內向外做螺旋運動，故水滴速度方向不是沿其切線方向的D.旋轉雨傘時，傘面上的水滴由內向外做螺旋運動，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：對于曲線運動來說，在運動的過程中，物體速度方向始終在變化，所以曲線運動一定是變速運動在這個過程中物體速度的大小是否發(fā)生變化，并不影響曲線運動是變速運動因此，速度大小可能變化，也可能不變所以本題應該選擇A（2）AD解析：本題主要考查物體做曲線運動時的速度方向，解此題只要把握一點：不論在任何情況下，曲線運動速度方向總是與其軌道的切線方向一致的，所以本題應該選擇AD（2）物體做曲線運動的條件為什么有些物體做直線運動，

9、有些物體做曲線運動呢?下面我們通過幾個實驗來研究以下這個問題。如圖615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動情況，記住鋼球的運動軌跡。（鋼球做直線運動，速度逐漸減小。）請同學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？（摩擦力的方向與運動方向在同一直線上，但與運動方向相反）演示實驗：在剛才實驗中，鋼球的運動路徑旁邊放一塊磁鐵，重復剛才的實驗操作，觀察鋼球在桌面上的運動情況？（鋼球傲曲線運動）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

10、方向與運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動不斷改變，但總是不與運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上次實驗，觀察木球運動情況？（木球做直線運動，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：隨手拋出一個粉筆頭，觀察粉筆頭的運動狀態(tài)？（粉筆頭做曲線運動）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動方向在同一條直線上與運動方向垂

11、直的力的作用，做的是直線運動，木球同樣也受到這樣的力的作用，也是做直線運動，面第二個鋼球受到一個與運動方向成一定夾角的力的作用，做的是曲線運動；粉筆頭受的重力與它的運動方向也不在同一條直線上，粉筆頭傲曲線運動由此我們可以得出什么樣的情況下物體會做曲線運動？結論：當物體受到與運動方向不垂直也不在同一條直線上的力的作用時，會做曲線運動。現在大家來看這樣一道題，如圖616所示，光滑水平桌面上放置質量為m的物體，受到與水平方向成。角斜向上的力的作用，分析該物體的運動情況？（物體做勻加速直線運動。）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。）拉力與運動方向有什么關系？（與運動

12、方向有一定角度）剛才我們總結說：當物體受到與運動方向成一定角度的力的作用時，物體會做曲線運動，而在這個實驗中，物體受的力與運動方向成一定角，但物體并沒有做曲線運動，這是什么原因呢？對于鋼球來說，它不僅受到與運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動方向成一定角度，鋼球做曲線運動；對于粉筆頭來說，它所受到的重力就是它受到的合外力，與運動方向成一定角度，粉筆頭做曲線運動；對于剛才實驗中的物體來說，雖然它所受到的拉力與運動方向成一定角度，但物體所受的合外力仍然與運動方向在同一直線上，所以該物體并沒有做曲線運動。那我們該如何總結物體做曲線運動的條件呢？結論：當物體所受的合力方向跟

13、它的速度方向不在同一直線上時，物體將做曲線運動。3、交流與討論（1）飛機扔炸彈，分析為什么炸彈做曲線運動？（2）我們騎摩托車或自行車通過彎道時，我們側身騎，為什么？（3）盤山公路路面有何特點?火車鐵軌在彎道有何特點？參考解答（1）炸彈離開飛機后由于慣性，具有與飛機同樣的水平初速度，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動，這個時候人和車這個整體需要一個與運動方向成一定夾角的力來完成這個曲線運動，我們側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計，正是因為各種車輛爬盤山公路的時候做的都是曲線運動，火車拐彎時也是曲線運動，這些曲線運動都需要一個與運動方向成一定夾角的力來完成盤山公路和火車鐵軌的這種設計就是為提供這個力服務的。4、小結：（1）運動軌跡是曲線的運動叫曲線運動。（2）曲線運動中速度的方向是時刻改變的，質點在