曲线运动教案(1).docx

曲线运动教案曲线运动教学设计 湖北省沙市中学 彭博 一、教学目标 知识与能力：知道什么是曲线运动，理解曲线运动的性质，瞬时速度的方向掌握物体做曲线运动的条件，并用牛顿第二定律分析，速度与合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。 过程与方法：体验直线运动与曲线运动的区别，通过观察演示和探究实验，熟悉科学探究的一般方法。 情感态度价值观：领会曲线运动奇妙与和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲。 二、学情分析 学生通过必修一的学习，已经初步掌握了如何描述直线运动以及将直线运动与物体受力条件结合起来，但是生活中更常见的是曲线运动，因此有必要在直线运动的基础上，沿着一般研究思路继续探究曲线运动。 三、重难点 重点：物体做曲线运动方向的判断和物体做曲线运动的条件 难点：对曲线运动性质的理解，合外力方向与曲线弯曲的关系 四、内容设置和方案 本节课通过分析生活中常见的相关物理现象和实验，将物理概念和生活实际结合起来，促进学生对各种情况下物体做曲线运动的速度方向和做曲线运动的条件的理解。 五、教学过程 教学环节 师生活动 新课导入 利用篮球挑战赛引入，让学生产生好奇，激发学生对学习新课的兴趣。 情景创设：我们先来进行一场篮球挑战赛，挑战规则：请在一分钟之内，通过三种或三种以上的方式让篮球做直线运动，即挑战成功。 学生活动：竖直向上抛篮球，静止释放篮球，竖直向下抛篮球 教师引导：还有没有别的方式呢？比如用传球的方式？ 挑战者挑战成功了吗？希望同学们通过今天的学习有一个更准确的判断。 新课教学 曲线运动定义 教师引导：同学们在篮球比赛中，看到的篮球做直线运动的情况多吗？篮球大多数情况下在做什么运动？ 学生：曲线运动。抛物线 小结：我们就把这样一种运动轨迹是曲线的运动，称之为曲线运动。 今天，我们就来研究曲线运动。 曲线运动位移 教师引导：我们在研究曲线运动之前，先来回顾一下研究直线运动的一般思路。研究一个物体的运动首先要建立坐标系，在坐标系中确定物体的位置。位置的变化即位移，位置变化的快慢即速度，因此通过位移和速度就可以描述一个物体的运动。如果速度的变化量不为0，物体就会有加速度，产生加速度的原因是力。今天我们就将沿着这条线索来描述曲线运动。在直线运动中，我们建立的是什么坐标系？直线坐标系。曲线运动，运动轨迹为曲线，无法用一条直线来描述物体的运动，这时需要建立两条相互垂直的直线构成平面直角坐标系，在平面直角坐标系中确定物体在某时刻的位置，可用坐标表示。连接初位置与末位置可作一有向线段，这条线段就代表物体的位移。从初位置指向末位置的轨迹的长度就是路程。 曲线运动性质 教师引导：好，我们再来想想，我们已经学过哪些直线运动呢？ 学生：匀速直线，匀变速直线，非匀变速直线。 教师归纳：大致可以分为匀速和变速。那么，曲线运动是什么运动呢？为什么？ 学生：变速运动。因为运动方向在不断地改变，速度的方向就在变化。 教师：我们可以想象同学们跑操时以恒定不变的速率围着操场运动，这时，速度的大小没有发生变化，但是速度的方向是不是一定变了？ 曲线运动速度 教师：现在我们就来研究一下做曲线运动的物体的速度方向。 1、举例：下雨天，我们旋转带有雨滴的雨伞，会发现雨伞边缘的水滴会怎样运动？ 为了直观地去观察这样一种运动，我们设计了一个与之类似的实验。请看视频。 提问：为什么我们可以认为墨滴飞出去后的直线方向就是墨滴在脱离边缘时做圆周运动的速度方向呢？ 学生：由于惯性，物体将保持原来的运动状态。 教师总结：现在，我们可以得到：做圆周运动的物体在某一点的速度方向沿该点的切线方向。 猜想：做一般曲线运动的物体的速度方向也是沿该点的切线方向吗？ 2、冬季有一项运动是滑冰，这是滑冰运动员的轨迹，我们怎样知道滑冰运动员在A、B两点的速度方向呢，联系前面的例子，让运动员摔倒在冰面上，由于冰面光滑，阻力很小，由于惯性，将继续保持原来的运动状态，此时滑出的方向就是摔倒这一点的速度方向。不过，这样做是不是有点残忍？我们可以用实验模拟。 实验验证：设计一个具有普遍意义的任意曲线轨道，通过拼接轨道探究小球在某一点的速度方向。 归纳总结：我们现在就可以得出一般结论：做曲线运动的物体在某一点的速度方向沿着这一点的切线方向。 理论分析：在曲线上我们过A、B两点做一条直线，这条直线与曲线是相切的吗？这条直线怎样才能与曲线相切呢?我将B点不断地靠近A点，当两点重合的时候，直线是不是与曲线只有一个交点？于是，我们说这条直线就是曲线上过这一点的切线。从A指向B的有向线段代表这一过程的位移，位移的方向与平均速度方向相同，当B点无限接近于A点时，这一过程的时间的变化量趋近于0，于是平均速度的方向就表示瞬时速度的方向，而此时速度的方向就是过A点的切线方向。 曲线运动条件 既然曲线运动是一个变速运动，什么原因会使速度发生变化呢？ 学生:力。 猜想：假设一物体有一水平向右的初速度，我给它施加一个水平向右的合外力，这时物体做什么运动？ 学生：匀加速直线运动 教师引导：怎样使物体做曲线运动呢？ 学生：让力与速度互成一个角度。 教师：角度为180度可不可以？应该怎样表达？ 学生：合外力方向与速度方向不在一条直线上时，物体就做曲线运动。 实验验证： 接下来我们通过一个实验来验证我们的猜想是否成立。 让水竖直向下流出，水流呈一条直线，怎样让水流变成一条曲线呢？ 改变注射器的方向，让水与竖直线夹一角度流出，此时，水流在空中划过一道弧线。 教师引导：好，同学们分析一下，水流出时的速度方向和合外力方向。它们在不在一条直线上呢?因此，水流做曲线运动 提问：怎样保持注射器的方向不变，让水流呈一条直线呢？ 用吹风机从侧面吹，调整吹风机的方向，使水流呈一条直线。 现在让水竖直向下流出，可不可以让水流变成曲线呢？ 学生：用吹风机从侧面吹。 引导：请同学们再来分析一下，此时水流出时的速度方向和合外力方向。 学生：速度竖直向下，合外力斜向下。 教师归纳总结：我们现在可以说，当物体的速度方向和所受合外力方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。 教师引导：现在我们回顾开场的那个游戏，可以通过传球的方式实现篮球在空中做直线运动吗？ 学生：不能，因为合外力方向和速度方向不在一条直线上。 接下来我们来看一段视频 我们把滑冰运动员变向时的动作叫做“单足蹬冰沿弧线滑行”，有没有同学来帮我们分析一下这段运动过程。 提问：如果运动员要向左转弯，应当向哪个方向蹬地？向右呢？ 引导：我们可以猜想做曲线运动的物体所受合外力的方向总指向曲线的凹侧。既然合外力方向与速度方向不在一条直线上，我们就可以将合外力按作用效果沿速度方向和垂直速度方向进行分解，沿速度方向的分力改变速度的大小，而垂直速度方向的分力改变速度的方向，如果合外力与速度夹一锐角，沿速度方向的分力与速度同向，做加速曲线运动，如果合外力与速度夹一钝角，沿速度方向的分力与速度反向，做减速曲线运动。 举例：我国发射的嫦娥3号探月卫星在环绕月球的轨道上做匀速圆周运动，现在需要变轨到椭圆轨道上，此时需要减速，现在，你是工程师，请你设计一种符合要求的方案。提示：可以通过助推器改变速度的大小。 学生：通过助推器向前喷气，给卫星一向后的力，此时合外力方向与速度方向夹一锐角，卫星做减速曲线运动，因此可变轨到椭圆轨道上。 小结 这一节课我们学习了曲线运动的概念，曲线运动的性质，物体做曲线运动速度的方向以及物体做曲线运动的条件，相信同学们今后会更加深入地去了解曲线运动的奇妙与和谐。 课后习题 1、做曲线运动的物体，轨迹如图，下列关于其速度和加速度方向关系中可能正确的是aaavABvCvDva2、质点在三个恒力作用下保持平衡态，若撤去某一恒力，以后质点的运动是A、一定作匀变速运动C、一定非匀变速运动B、一定作直线运动D、一定作曲线运动板书设计： 曲线运动 1、定义：轨迹为曲线的运动 2、速度方向：沿切线方向 3、性质：变速运动 4、条件：合外力与速度方向不在一条直线上 5、合外力方向：指向曲线的凹侧