人教版物理必修二第五章第一节 曲线运动-教学设计

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“曲线运动”教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 春季
课题 曲线运动
教学目标
物理观念： 1．知道曲线运动中某一点速度的方向是该点的切向方向； 2．知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力与它的速度方向不在一条直线上； 3．理解曲线运动是一种变速运动，理解曲线运动中合力、加速度、速度、轨迹之间的关系，形成曲线运动的力与运动的物理观念。 科学思维： 将自然界中大量的直线运动和曲线运动进行，从物理学视角对两种运动的轨迹特点,速度方向特点和受力特点进行对比分析,推理论证，并进行理论和实验上的检验和修正,构建直线运动和曲线运动两种运动的动力学关系。 科学探究： 在对大量生活实例观察的基础上，提出曲线运动的速度方向和受力条件的问题，形成猜想，并设计实验和从理论上讲行探究，基干实验和理论的证据得出结论，并讲行讨论交流，对结果讲一步的反甲和拓展。 科学态度与责任感： 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。
教学内容
教学重点： 1、物体做曲线运动的方向的判定. 2、物体做曲线运动的条件. 教学难点： 1.理解曲线运动是变速运动。 2.会根据物体做曲线运动的条件分析具体问题。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导 入 新 课 设问： 物体的运动从轨迹的不同可以分为两大类，是哪两类？请举例说明。 演示实验： 实验1：竖直向上将粉笔抛出 提问：将粉笔竖直向上抛出,你观察到的粉笔的运动轨迹是怎样的呢？ 出示动画:粉笔的运动 教师总结:粉笔的运动轨迹是直线。 实验2：斜抛出粉笔 斜抛出粉笔，注意观察粉笔的运动轨迹发生了怎样的变化？ 提问：将粉笔斜抛出,你观察到的粉笔的运动轨迹是怎样的呢？ 出示动画:粉笔的斜抛运动 教师总结:可以看到粉笔的运动轨迹已经不再是直线了，粉笔在空中划过了一道优美的曲线。 直线运动已经学过，但实际生活中普遍发生的却是曲线运动。所以，研究曲线运动的特点，物体在什么情况下做曲线运动等问题将是我们更重要的任务，从本节课开始我们来研究曲线运动。 积极思考，列举实例。学生代表发言，其他同学补充。 学生仔细观察并回答：运动轨迹是直线，是竖直上抛运动 配合教师接住粉笔并回答：是一条曲线 通过演示实验引入新课，两种运动轨迹相类比，让学生观察并分析二者的区别。
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？ 课件演示 (1)在砂轮上磨刀具时，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出； (2)撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转，伞面上的水滴沿伞边各点所划圆周的切线方向飞出。 提出问题：曲线运动中速度的方向是时刻改变的，该怎样确定物体的速度方向呢？ 引导学生阅读教材有关内容，明确切线的概念。 听取学生汇报，帮助总结、强调。 教师总结：由此可见，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 教师提问： ①：速度是矢量，既有大小，又有方向。那么速度的变化包含哪几层含义？ ②：有人说，做曲线运动的物体一定具有加速度，该怎样理解？ ③：由以上两个问题，可以更进一步概括出曲线运动的运动学特征，应该怎样描述？ 问题：曲线运动的解决问题的方法是什么？ 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。 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 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。 让学生两人一组，独立设计并完成实验。给你一磁铁，如何使小钢球：①加速仍做直线运动；②减速仍做直线运动；③做曲线运动？ 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。 观察图片过山车和摩天轮 学生思考讨论 阅读教材，回答什么是曲线的切线；如何描述曲线运动物体的速度方向。 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 学生仔细观看图片和视频。 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 观察实验现象 观看视频说出物体做曲线运动的条件 思考问题，并动手实验。 学生思考回答 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础 锻炼学生总结以及语言表达能力 代表发表见解，汇报实验方案。 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
课 堂 交 流 引导组织学生概括总结本节的内容。 组织学生在相互交流进行小结。 请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结。 请同学评价黑板上的小结内容。 在学生小结后对学生的学习情况进行总结和评价。 按要求回顾本节知识内容； 认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
课 堂 小 结 现在我们找到了在水平桌面上的钢球做曲线运动的条件，那自然界的其他物体做曲线运动是否也满足此条件？我们来看物体做曲线运动的实例。 出示练习1：在砂轮上磨刀具时可以看到，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线飞出，为什么由此推断出砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向沿砂轮的切线方向？ 出示练习2：请你从牛顿运动定律和物体做直线运动的条件出发，总结出物体做曲线运动的条件。 出示练习3：如图所示是标枪运动路线的示意图， 请回答下面问题。 ①画出它在各点的速度方向；②画出标枪在各点的受力方向(不计空气阻力)；③说明标枪的运动轨迹为什么是曲线？④从作出的图中可看出，力的方向总是指向轨迹弯曲的内侧，这是否可作为一条规律？ 倾听学生的回答，给予点评和补充。 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。
课 外 作 业 做一个飞镖，体验“曲线运动的速度方向跟曲线相切”。要求：（1）观察飞镖在空中速度方向的变化；（2）观察飞镖插入泥土时的入射角。（注意安全） 2．课后讨论教材中“问题与练习”的问题。