1、曲线运动曲线运动 课题曲线运动单元5学科物理年级高一 【教材分析教材分析】 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修2第五章第一节的内 容。本节内容是这一章的基础，要求学生学习后知道曲线运动的速度 方向，理解物体作曲线运动的条件。“曲线运动”作为本章的开篇， 总体介绍了曲线运动的诸多特征：运动的轨迹为曲线的运动叫做曲线 运动；曲线运动是一个变速运动；质点作曲线运动某一点的速度方向 沿着曲线该点的切线方向；物体作曲线运动的条件是物体所受的作用 力与速度方向不在一条直线上。学习了本节的知识，才能更好的理解 和掌握平抛运动、圆周运动等几个特殊的曲线运动，为后面的学习打 下基础。可以说本节是一个总述，介
2、绍所有曲线运动的特点，后面的 几小节作为分支，本章总体看有着从普遍到特殊的安排特点。 【 教 学 目 标教 学 目 标 与核心素养与核心素养】 一、教学目标 1知道什么是曲线运动。 2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。 3理解物体做曲线运动的条件。能用牛顿第二定律分析曲线运 动的条件，掌握速度与合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。 4感受生活中的曲线运动，增强对科学的好奇心与求知欲。 二、核心素养 物理观念：理解物体做曲线运动的条件，能运用牛顿运动定律分 析曲线运动的条件，掌握速度和合外力方向与曲线弯曲情况之间的关 系，形成曲线运动的物理观念 科学思维：通过探究的过程，让学
3、生体会得到结论的科学方法： 归纳法 科学探究：通过实验探究过程组织学生总结出曲线运动的速度方 向；并给予理论证明。 科学态度与责任：体会当所取变量范围足够小时，变和不变的统 一性、曲和直的统一性，渗透辩证唯物主义世界观； 【教学【教学重点重点】 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。 【教学【教学难点难点】 1理解曲线运动是变速运动。 2用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件，能用曲线运动 相关知识解决实际的问题。 【教学过程教学过程】 教学环节教师活动学生活动设计意图 导入新课实验 1：竖直向上将糖抛出 我手上是一块糖，现在我将糖竖直向上 抛出，你观察到
4、的糖的运动轨迹是怎样的 呢？ 出示动画：糖的运动 教师总结：糖的运动轨迹是直线。 实验 2：斜抛出糖果 现在我再来抛一次糖，谁接住了，这块 糖就归谁了。但是不能光忙着接糖，要注意 观察糖的运动轨迹发生了怎样的变化？ 教师总结：可以看到糖的运动轨迹已经 不再是直线了，糖在空中划过了一道优美的 曲线。 今天咱们就来研究这种不同于直线运动 的运动形式曲线运动 学生仔 细观察并回 答：运动轨 迹是直线， 是竖直上抛 运动 配合教 师接住糖果 并回答：是 一条曲线 通过演示 实验引入新课， 两种运动轨迹 相类比， 让学生 很明显的观察 到二者的区别。 讲授新课一、曲线运动及其速度的方向 1曲线运动：轨迹
5、是曲线的运动叫做曲 线运动。 出示图片：过山车和摩天轮 2曲线运动的速度方向 思考：曲线运动和直线运动相比，除运 动轨迹不同，还有什么不同？你能举例说明 吗？ 出示图片：运动员掷链球 出示运动员掷链球的视频 教师总结：运动员掷链球时，链球在手 的牵引下做曲线运动，一旦运动员放手，链 球即刻飞出。放手的时刻不同，链球飞出的 方向也不一样。可见，做曲线运动的物体， 速度的方向在不断变化。 下面我们来研究做曲线运动的物体在某 一时刻的速度方向。 演示：观察做曲线运动物体的速度方向 1实验器材 白纸、几段弧形轨道、沾有红色印泥的 钢球。 2实验步骤 （1）在水平桌面上放一张白纸，白纸上 摆一条由几段稍
6、短的弧形轨道组合而成的弯 道。 （2） 使表面沾有红色印泥的钢球以一定 观察图 片过山车和 摩天轮 学生思 考讨论 学生观 察实验器材 阅读实验步 骤，了解实 验并仔细观 察曲线运动 物体的速度 方向 学生思 考讨论 学生阅 读理解 曲线的 切线 学生仔 细 观 看 视 频。 学生练 习 思考与 讨论在什么 条件下做曲 线运动 阅读实 验步骤 观察实 帮助学生 理解曲线运动 锻炼学生 总结交流能力 和自学能力 为理解曲 线运动的速度 方向打下基础。 进一步理 解曲线运动物 体的速度方向 让学生理 解化曲为直和 极限的思想。 帮助学生 理解曲线运动 中速度的方向 是时刻改变的， 质点在某一点 的
7、速度方向， 沿 曲线在这一点 的切线方向 巩固曲线 运动的速度方 向进一步理解 曲线运动 为下面实 验做铺垫 为总结物 体做曲线运动 的条件打下基 的初速度从弯道的 C 端滚入，钢球从出口 A 离开后会在白纸上留下一条运动的痕迹，即 为钢球在 A 点的运动方向。 （3）拆去一段轨道，出口改在 B用同 样的方法可以记录钢球在 B 点的运动方向。 思考讨论：白纸上的印迹与轨道（曲线） 有什么关系？ 白纸上的印迹与轨道（曲线）相切。 知识拓展：数学概念曲线的切线 在初中数学里我们已经知道了圆的切 线。对于其他曲线，切线指的是什么？ 如图：过曲线上的 A、B 两点作直线， 这条直线 AB 叫作曲线的割
8、线。 验现象 观看视 频说出物体 做曲线运动 的条件 学生思 考回答 学生练 习 础 锻炼学生 总结以及语言 表达能力 帮助学生 理解直线运动 和曲线运动以 及匀变速和变 加速运动的判 定 巩固所学 的知识 设想 B 点逐渐沿曲线向 A 点移动， 这条 割线的位置也就不断变化。当 B 点非常非常 接近 A 点时， 这条割线就叫作曲线在 A 点的 切线。 假设图中的曲线是某一质点在时间t内 的运动轨迹。这段时间内的位移即为割线 AB，平均速度的方向就是割线 AB 的方向。 如果t 取得越小，平均速度的方向依次变为 割线 AC、AD、AE、AF的方向。当t0 时，割线就成了切线，即平均速度极限值即
9、 为 A 点的瞬时速度， 它的方向便在过 A 的切 线方向上。 3实验结论 曲线运动中速度的方向是时刻改变的， 质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点 的切线方向。 出示图片：砂轮 出示视频：常见曲线运动中的瞬时速度 的方向。 思考：请同学们结合已有知识来判定曲 线运动是匀速运动还是变速运动？ 速度是矢量，既有大小，又有方向。由 于曲线运动中速度的方向是变化的，所以曲 线运动是变速运动。 练习 1：质点沿曲线从左向右运动，画 出质点在 A、B、C 三点的速度方向。 答案： 练习 2：下列说法正确的是（） A做曲线运动物体的速度方向必定变 化 B速度变化的运动必定是曲线运动 C 曲线运动中质点在
10、某点的瞬时速度方 向，就是曲线上这一点的切线方向 D物体做曲线运动，速度大小必定变 化 答案：AC 知识小结： 1变速运动指速度变化的运动。速度的 变化有：速度大小变化、速度方向变化、速 度大小和方向都变化。 在物体运动的过程中， 即使速度大小不变，但方向变化，仍为曲线 运动。 2做曲线运动的物体，不管速度大小是 否变化，只要其方向变化，速度就会发生变 化，因此曲线运动必定是变速运动。 3作直线运动的物体，如果速度方向不 变，其大小变化，也称为变速运动。 二、物体做曲线运动的条件 思考与讨论：物体如果不受力，将静止 或做匀速直线运动。那么，你认为物体在什 么条件下做曲线运动呢？ 物体做曲线运动
11、时，由于速度方向时刻 改变，物体的加速度一定不为 0，因此，物 体所受的合力一定不为 0 但如果物体所受的合力方向与物体运动 的方向在一条直线上时，物体会做变速直线 运动。 那么，物体受什么样的力才会做曲线运 动呢？ 演示：观察钢球的运动轨迹 实验器材 钢球、磁铁、带有斜槽的桌面。 实验步骤 （1）让钢球从斜槽上沿直线下滑，在水 平面上做直线运动。 （2） 在钢球运动路线的正前方或旁边放 一块磁铁观察钢球的运动。 出示视频：观察钢球的运动轨迹 实验结论：当物体受到的合力的方向与 速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线 运动。 1物体做曲线运动的条件 （1）物体具有初速度。 （2） 物体受到的合
12、力的方向与速度方向 不在同一条直线上，而是成一角度。 2做曲线运动的物体，所受合力的方向 总是与速度方向不共线且指向曲线的凹侧。 无力不拐弯，拐弯必有力 3 直线运动和曲线运动以及匀变速和变 加速运动的判定。 直线运动曲线运动 F（或 a）跟 v 在 一 条 直 线 上 F（或 a）跟 v 不 在一条直线上 a恒 定 a变 化 a 恒定a 变化 匀 变 速 直 线 运 动 变 加 速 直 线 运 动 匀变 速曲 线运 动 变 加 速 曲 线 运 动 教师总结：判断直线还是曲线运动关键 看 a 与 v 是否同一直线；判断匀变速还是变 加速关键看 a 是否恒定。 做一做：用飞镖显示曲线运动的速度方
13、 向 出示图片：飞镖的运动轨迹 取一根稍长的细杆， 一端固定一枚铁钉， 另一端用羽毛或纸片做成尾翼，这样就得到 了一个能够显示曲线运动速度方向的“飞 镖”。 在空旷地带把飞镖抛出，飞镖在空中各 点的指向就是它在该点的速度方向。飞镖落 至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬时的 速度方向。 改变飞镖的投射角，观察它在飞行过程 中直到插入泥土时的速度方向。 课堂练习 1 物体受恒力作用， 合力与速度成锐角， 则物体做_运动（选填“直线”或“曲 线”） ， 速率将_ （选填“增大”或“减 小”） 。 答案：曲线；增大 2 当物体所受_的方向与它的 _方向不在同一直线上时， 物体做曲线 运动。 答案：合外
14、力；速度 3一质点在某段时间内做曲线运动，则 在这段时间内（） A速度一定在不断地改变，加速度也 一定不断地改变 B 速度方向一定不断地改变， 加速度可 以不变 C 速度大小可以不变， 加速度一定不断 地改变 D速度可以不变，加速度也可以不变 答案：B 4如图所示，物体在恒力 F 作用下沿曲 线从 A 点运动到 B 点， 这时突然使它所受的 力反向，但大小不变，即由 F 变为-F，在此 力的作用下，关于物体以后的运动情况，下 列说法中正确的是（） 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物体不可能沿曲线 Bc 运动 D物体不可能沿原曲线 BA 返回 答案：ABD 课堂小结1曲线运动：轨迹是曲线的运动叫做曲 线运动。 2曲线运动的速度方向：质点在某一点 的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。 3物体做曲线运动的条件 （1）物体具有初速度。 （2） 物体受到的合力的方向与速度方向 不在同一条直线上，而是成一角度。 梳理自 己本节所学 知识进行交 流 根据学生 表述，查漏补 缺， 并有针对性 地进行讲解补 充。 板书一、曲线运动及其速度的方向 1轨迹是曲线的运动 2速度方向 （1）速度不断变化 （2）沿着曲线的切线方向 二、曲线运动的条件 物体所受合力方向跟它的速度方向不在 同一直线上。
