第一篇:1. 曲线运动 教学设计 教案
教学准备
1.教学目标
知识与技能
1.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. 2.知道物体做曲线运动的条件.
3.学会用作图法和直角三角形知识解决有关位移和速度的合成、分解问题. 过程与方法
1.学会分析日常生活中的曲线运动.
2.结合牛顿第二定律解释物体做曲线运动的条件.
3.通过红蜡块运动的实验,观察并分析在平面直角坐标系中研究物体的运动情况. 情感、态度与价值观
曲线运动是物体运动的普遍形式,注意观察身边不同物体的运动状态,思考产生不同运动的原因,体验分析实际问题的乐趣.2.教学重点/难点
多媒体、板书
3.教学用具 4.标签
教学过程
一、曲线运动的位移
探究交流:图中做飞行表演的飞机正在螺旋上升,为了描述飞机的位移,选择平面直角坐标系可以吗?如果不可以,应该选择什么样的坐标系?
【提示】飞机不是在一个平面内运动,所以在平面直角坐标系中无法描述它的位移.描述飞机的位移需建立三维坐标系.1.基本知识(1)曲线运动
质点运动的轨迹是曲线的运动.(2)建立坐标系
研究在同一平面内做曲线运动的物体的位移时,应选择平面直角坐标系.(3)描述
对于做曲线运动的物体,其位移应尽量用坐标轴方向的分矢量来表示. 2.思考判断
(1)人造卫星围绕地球的运动是曲线运动.(√)(2)研究风筝的运动时,可以选择平面直角坐标系.(×)(3)当物体运动到某点时,位移的分矢量可用该点的坐标来表示.(√)
二、曲线运动的速度 探究交流
在砂轮上磨刀具时,刀具与砂轮接触处的火星沿什么方向飞出?转动雨伞时,雨伞上的水滴沿什么方向飞出?由以上两种现象你能得出什么结论? 【提示】 火星将沿砂轮与刀具接触处的切线方向飞出,雨滴将沿伞边上各点所在圆周的切线方向飞出.由这两种现象可以看出,物体做曲线运动时,在某点时的速度方向应沿该点所在轨迹的切线方向.1.基本知识(1)速度的方向
质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向.(2)运动性质
做曲线运动的质点的速度的方向时刻发生变化,即速度时刻发生变化,因此曲线运动一定是变速运动.
(3)描述
用速度在相互垂直的两个方向的分矢量表示,这两个分矢量叫做分速度. 2.思考判断
(1)喷泉中斜射出的水流,其速度方向沿切线方向.(√)(2)曲线运动的速度可以不变.(×)(3)分速度是标量.(×)3.曲线运动的速度特点
曲线运动速度的特点:一是速度时刻改变;二是速度方向总是沿切线方向.
(1)曲线运动中质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向,就是质点从该时刻(或该点)脱离曲线后自由运动的方向,也就是曲线上这一点的切线方向.
(2)速度是一个矢量,既有大小,又有方向,假如在运动过程中只有速度大小的变化,而物体的速度方向不变,则物体只能做直线运动.因此,若物体做曲线运动,表明物体的速度方向发生了变化.
三.运动描述的实例 探究交流:在蜡块运动的描述中,如果只让玻璃管向右移动的速度变大,蜡块的速度如何变?
1.基本知识
(1)蜡块的位置(如图512所示)蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为vy,玻璃管向右移动的速度设为vx.从蜡块开始运动的时刻计时,于是在时刻t,蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示,x=vxt,y=vyt.(2)蜡块的速度
四、物体做曲线运动的条件 1.基本知识
(1)当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.(2)当物体加速度的方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动. 2.思考判断
(1)物体做曲线运动时,合力一定是变力.(×)(2)物体做曲线运动时,合力一定不为零.(√)(3)物体做曲线运动时,加速度一定不为零.(√)探究交流
你能总结出物体做直线运动的条件吗?
五、运动性质和轨迹的判断 【问题导思】
1.当物体所受合力变化时,加速度变化吗?
2.当物体所受合力与速度成锐角时,物体是加速运动,还是减速运动? 3.物体运动的轨迹如何判定?
1.物体所受合力为零或不受力时,将做匀速直线运动或静止. 2.物体所受合力不为零时,若合力方向与速度方向夹角为θ,则
3.物体运动性质和轨迹的判断方法
两个互成角度的直线运动的合运动的性质和轨迹,由两分运动的性质及合初速度与合加速度的方向关系决定.
(1)根据合加速度是否恒定判定合运动是匀变速运动还是非匀变速运动,若合加速度不变且不为零,则合运动为匀变速运动;若合加速度变化,则为非匀变速运动.
(2)根据合加速度与合初速度是否共线判断合运动是直线运动还是曲线运动,若合加速度与合初速度在同一直线上,则合运动为直线运动,否则为曲线运动.
4.不在一条直线上的两个直线运动的合运动的几种可能情况(1)两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动.
(2)一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速曲线运动.(3)两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动,合运动的方向即两个加速度合成的方向.
(4)两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动可能是匀变速直线运动,也可能是匀变速曲线运动,当两个分运动的初速度的合速度方向与两个分运动的合加速度方向在同一直线上时,合运动为匀变速直线运动,否则为匀变速曲线运动.
5.曲线运动性质的判断方法
(1)看物体的合外力.若物体的合外力为恒力,则它做匀变速曲线运动;若物体的合外力为变力,则它做非匀变速曲线运动.
(2)看物体的加速度.若物体的加速度不变,则它做匀变速曲线运动;若物体的加速度变化,则它做非匀变速曲线运动.
例:关于运动的性质,以下说法中正确的是()A.曲线运动一定是变速运动 B.变速运动一定是曲线运动 C.曲线运动一定是变加速运动 D.加速度不变的运动一定是直线运动 【答案】 A
六、合运动、分运动的理解 【问题导思】
1.合运动、分运动的关系具备哪些特性? 2.运动的合成与分解满足什么规律?
3.速度、加速度、位移都能用平行四边形定则进行合成吗? 1.合运动与分运动
(1)如果物体同时参与了几个运动,那么物体实际发生的运动就是合运动,参与的几个运动就是分运动.(2)物体的实际运动一定是合运动,实际运动的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度,而分运动的位移、速度、加速度是它的分位移、分速度、分加速度.
2.合运动与分运动关系的四个特性
(1)等效性:各分运动的共同效果与合运动的效果相同.(2)等时性:各分运动与合运动同时发生和结束,时间相同.(3)独立性:各分运动之间互不相干,彼此独立,互不影响.(4)同体性:各分运动与合运动是同一物体的运动. 3.合运动与分运动的求法
(1)运动合成与分解:已知分运动求合运动,叫运动的合成;已知合运动求分运动,叫运动的分解.
(2)运动合成与分解的法则:合成和分解的内容是位移、速度、加速度的合成与分解,这些量都是矢量,遵循的是平行四边形定则.
(3)运动合成与分解的方法:在遵循平行四边形定则的前提下,处理合运动和分运动关系时要灵活采用方法,或用作图法或用解析法,依情况而定,可以借鉴力的合成和分解的知识,具体问题具体分析.
注意:1.将合运动分解时,可以分解到相互垂直的两个方向上,也可以分解到同一条直线上或其他方向上.
2.速度的合成与分解、位移的合成与分解和力的合成与分解的方法完全相同,之前所学的力的合成与分解的规律及方法可以直接应用.
七、小船渡河模型
例:小船要横渡一条200 m宽的河,水流速度为3 m/s,船在静水中的航速是5 m/s,求:
(1)当小船的船头始终正对对岸行驶时,它将在何时、何处到达对岸?
(2)要使小船到达河的正对岸,应如何行驶?多长时间能到达对岸?(sin 37°=0.6)【答案】(1)40 s 正对岸下游120 m处(2)船头指向与岸的上游成53°角 50 s 1.渡河时间最短问题若要渡河时间最短,由于水流速度始终沿河道方向,不能提供指向河对岸的分速度,因此只要
课堂小结
板书
5.1 曲线运动
1、曲线运动
定义:运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。
2、物体做曲线运动的条件
当物体所受的合力方向跟它的逮度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动。
3、曲线运动速度的方向
质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向。
4、曲线运动的性质
曲线运动过程中速度方向始终在变化,因此曲线运动是变速运动。
第二篇:曲线运动教学设计专题
人教版、高一年级 §6.1 曲线运动 的教学设计
浦江二中
贾爱英
322200
一、教材分析
本节教材主要有两个知识点:曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件.教材一开始比较曲线运动与直线运动,提出两者之间的明显区别,引出曲线运动的速度方向问题,紧接着通过观察一些常见的现象,得到曲线运动中速度方向是时刻改变的,且质点在某点的速度方向是曲线上该点的切线方向.再结合矢量的特点,给出曲线运动是变速运动。关于物体做曲线运动的条件,教材从实验入手得到,再通过实例加以说明,最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析。本节教材的知识内容和能力因素,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善,是进一步学习的基础.
二、教 学 目 标:
(一、)知识与技能
l.、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. 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.(二、)过程与方法
1.体验曲线运动与直线运动的区别.
2.体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化.(三、)情感、态度与价值观
1.能领略曲线运动的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲.
2.有参与科技活动的热情,将物理知识应用于生活和生产实践中.
三、教学重点、难点:
(一)教学重点
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.
(二)教学难点
物体做曲线运动的条件.
四、教学方法:探究、讲授、讨论、练习
五、教 学手段:
教具准备:投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁.
六、教学活动 [新课导入]
(展示问题)
师:前面我们学习过了各种直线运动,包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等.下面来看这个小实验,判断该物体的运动状态.
(演示实验)
(1)演示自由落体运动.
师:该运动的特征是什么?
生:轨迹是直线.
(2)演示平抛运动.
师:该运动的特征是什么?
生:轨迹是曲线.
师:这里我们看到一种我们前面没有学过的运动形式,它与我们前面学过的运动形式有本质的区别.前面我们学过的运动的轨迹都是直线,而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线,我们把这种运动称为曲线运动.
概念:轨迹是曲线的运动叫曲线运动.
师:其实曲线运动是比直线运动普遍的运动情形,现在请大家举出一些生活中的曲线运动的例子.
生:微观世界里如电子绕原子核旋转;
宏观世界里如天体运行;
生活中如投标抢、掷铁饼、跳高、跳远等均为曲线运动. [新课教学]
(一)、曲线运动速度的方向
师:在前面学习直线运动的时候我们已经知道了任何确定的直线运动都有确定的速度方向,这个方向与物体的运动方向相同或相反,现在我们又学习了曲线运动,大家想一想我们该如何确定曲线运动的速度方向?在解决这个问题之前我们先来看几张图片(如图6.1—l、6.1—2).
师:观察图中所描述的现象,你能不能说清楚,砂轮打磨下来的炽热的微粒.飞出去的链球,它们沿着什么方向运动? 生:擦出的火星是砂轮与刀具磨擦出的微粒,由于惯性,以脱离砂轮时的速度沿切线方向飞出,切线方向即为火星飞出时的速度方向.对于链球也是同样的道理,它们也会沿着脱离点的切线方向飞出.
师:刚才的几个物体的运动轨迹都是圆,我们总结曲线运动的方向沿着切线方向,但对于一般的曲线运动是不是也是这样呢?下面我们来做个实验看一看,一般的曲线运动是什么情况.(演示实验)
如图6.1—3所示.水平桌面上摆一条曲线轨道,它是由几段稍短的轨道组合而成的.钢球由轨道的一端滚入(通过压缩弹簧射人或通过一个斜面滚入),在轨道的束缚下钢球做曲线运动.在轨道的下面放一张白纸,蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动的轨迹,它记录了钢球在A点的运动方向.拿去一段轨道.钢球的轨道出口改在图中B点且同样的方法可以记录钢球在轨道B点的运动方向.观察一下,白纸上的墨迹与轨道(曲线)有什么关系? 生:墨迹与轨道只有一个交点,说明了墨迹所在的直线为轨道所在曲线在该点的切线,也就是说质点在某一点(或某一时刻)的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向.
师:很好.通过这个实验我们总结出了确定做曲线运动的物体在任意一点的速度方向。
明确了曲线运动的方向之后,我们来考虑这样一个问题:在运动过程中,曲线运动的速度和直线运动的速度最大的区别是什么? 生:在运动的过程中,直线运动的速度方向不发生变化,而曲线运动速度方向时刻在变.
师:很好.那我们由速度的性质知,速度是矢量,既有大小又有方向.在匀变速运动中,速度大小发生变化,我们说这是变速运动.而在曲线运动中.速度方向时刻在改变,我们也说它是变速运动.
实际上这个过程我们可以这样来理解:速度是矢量→速度方向变化→速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动.
下面我们来看几个题目.
[课堂训练]
l.关于曲线运动,下列说法正确的是„„„„„„„„„„„„„()
A.曲线运动一定是变速运动
B.曲线运动速度的方向不断地变化。但速度的大小可以不变
C.曲线运动的速度方向可能不变
D.曲线运动的速度大小和方向一定同时改变
2.对曲线运动中的速度的方向,下列说法正确的是„„„„„„„()
A.在曲线运动中,质点在任一位置的速度方向总是与这点的切线方向相同
B.在曲线运动中,质点的速度方向有时也不一定是沿着轨迹的切线方向
C.旋转雨伞时.伞面上的水滴由内向外做螺旋运动,故水滴速度方向不是沿其切线方向的
D.旋转雨伞时,伞面上的水滴由内向外做螺旋运动,水滴速度方向总是沿其轨道的切线方向
参考答案
1.A
解析:对于曲线运动来说,在运动的过程中,物体速度方向始终在变化,所以曲线运动一定是变速运动.在这个过程中.物体速度的大小是否发生变化,并不影响曲线运动是变速运动.因此,速度大小可能变化,也可能不变.所以本题应该选择A
2.AD
解析:本题主要考查物体做曲线运动时的速度方向,解此题只要把握一点:不论在任何情况下,曲线运动速度方向总是与其轨道的切线方向一致的,所以本题应该选择AD
(二)、物体做曲线运动的条件
师:为什么有些物体做直线运动,有些物体做曲线运动呢?下面我们通过几
个实验来研究以下这个问题.
[实验与探究]
如图6.1—5所示的装置放在水平桌面上.在斜面顶端放置一钢球,放开手让钢球自由滚下,观察钢球在桌面上的运动情况,记住钢球的运动轨迹.
生:钢球做直线运动,速度逐渐减小.
师:请同学们来分析钢球在桌面上的受力情况. 生:钢球受竖直向下的重力,竖直向上的支持力,还受到滑动摩擦力的作用. 师:摩擦力的方向如何?
生:摩擦力的方向与运动方向在同一直线上,但与运动方向相反.(演示实验)在刚才实验中,钢球的运动路径旁边放一块磁铁,重复刚才的实验操作,观察钢球在桌面上的运动情况.
生:钢球做曲线运动.
师:分析钢球在桌面上的受力情况.
生:钢球受竖直向下的重力,竖直向上的支持力,还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用,此外还受到磁铁的吸引力.
师:引力的方向如何? 生:引力的方向随着钢球的运动不断改变,但总是不与运动方向在同一直线上.
(演示实验)把上次实验用的钢球改为同等大小的木球重复上次实验.观察木球运动情况.
生:木球做直线运动,速度不断减小. 师:分析木球在桌面上的受力情况.
生:木球受竖直向下的重力、竖直向上的支持力,还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用.木球并不受到磁铁给它的吸引力.
(演示实验)
随手抛出一个粉笔头,观察粉笔头的运动状态.
生:粉笔头做曲线运动.
师:分析粉笔头的受力情况.
生:受竖直向下的重力的作用.
师:在以上几个实验中,第一个钢球只受到与运动方向在同一条直线上与运动方向垂直的力的作用,做的是直线运动,木球同样也受到这样的力的作用,也是做直线运动,而第二个钢球受到一个与运动方向成一定夹角的力的作用,做的是曲线运动;粉笔头受的重力与它的运动方向也不在同一条直线上,粉笔头做曲线运动.由此我们可以得出什么样的情况下物体会做曲线运动? 生:当物体受到与运动方向不在同一条直线上的力的作用时,会做曲线运动. 师:现在大家来看这样一道题.如图6.1—6所示,光滑水平桌面上放置质量为m的物体,受到与水平方向成α角斜向上的力的作用,分析该物体的运动情况.
生:物体做匀加速直线运动. 师:物体的受力情况是怎样的? 生:受竖直向下的重力、竖直向上的支持力以及拉力. 师:拉力与运动方向有什么关系? 生:与运动方向有一定角度.
师:刚才我们总结说:当物体受到与运动方向成一定角度的力的作用时,物体会做曲线运动,而在这个实验中,物体受的力与运动方向成α角,但物体并没有做曲线运动,这是什么原因呢? 生:对于钢球来说,它不仅受到与运动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与运动方向成一定角度,钢球做曲线运动;对于粉笔头来说,它所受到的重力就是它受到的合外力,与运动方向成一定角度,粉笔头做曲线运动;对于刚才实验中的物体来说,虽然它所受到的拉力与运动方向成一定角度,但物体所受的合外力仍然与运动方向在同一直线上,所以该物体并没有做曲线运动.
师:那我们该如何总结物体做曲线运动的条件呢? 生:当物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直线上时.物体将做曲线运动.
[交流与讨论]
1.飞机扔炸弹,分析为什么炸弹做曲线运动?
2.我们骑摩托车或自行车通过弯道时,我们侧身骑,为什么?
3.盘山公路路面有何特点?火车铁轨在弯道有何特点?
参考解答
1.炸弹离开飞机后由于惯性,具有与飞机同样的水平初速度,且受重力,初速度与重力方向有一定角度,所以做曲线运动.
2.骑摩托车或自行车通过弯道时,我们和车一起做曲线运动,这个时候人和车这个整体需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成这个曲线运动,我们侧身正是为了提供这个力.
3.盘山公路的路面并不是水平的,而是一边高一边低;火车铁轨在弯道的时候两根铁轨并不是一般高的,而是一个高一个低.之所以这样设计,正是因为各种车辆爬盘山公路的时候做的都是曲线运动,火车拐弯时也是曲线运动,这些
曲线运动都需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成.盘山公路和火车铁轨的这种设计就是为提供这个力服务的. [小结] 1.运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动. 2.曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上.
3.当合外力F的方向与它的速度方向不在一条直线上时,物体做曲线运动.
作 业 [布置作业]
教材第34页“问题与练习”1,2,3.
七、板 书 设 计
§6.1 曲线运动(一、)曲线运动
定义:运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动.
(二、)物体做曲线运动的条件
当物体所受的合力方向跟它的逮度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动.
(三、)曲线运动速度的方向
质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向.(四、)曲线运动的性质
曲线运动过程中速度方向始终在变化,因此曲线运动是变速运动.
八、教学反思
与过去的教材相对照,尽管本书仍从砂轮落下微粒的运动入手,开始讨论曲线运动的方向。但是,又有很大不同。过去是由课本描述现象,同时直接说出结论,本书则在学习的开始提出问题,书本不予解答,请学生考虑由现象应该得出的结论。这类“思考与讨论”、“说一说”等,都是为便于学生自主学习所创造的条件,符合新课程的教学理念和教学目标。
第三篇:曲线运动教学设计
《曲线运动》教学设计
泰兴市第一高级中学 朱栋
一、设计思想
在旧教材中,《曲线运动》关于曲线运动的速度方向的教学,通常通过演示圆周运动的小球离心现象,演示砂轮火星痕迹实验,采取告知的方式,让学生知道曲线运动的速度方向为该位置的切线方向,由于轨迹是瞬间性,实验有效性差。在新教材中,通过曲线轨道实验演示曲线运动的方向,再告知速度方向是曲线的切线方向,与旧教材相比,能获得具体的轨迹和末速度的“方向”,但是无法证明速度方向是切线方向。
笔者通过简易自制器材,让学生通过探究过程获得曲线运动的速度方向,并自己获得如何画曲线运动的速度方向的方法,强调科学探究的过程。笔者还通过当堂设计自行车挡泥板,以便学生把自己获得的知识应用于实践,体验学以致用、知识有价的感受。还要求学生观察自行车的挡泥板验证自己的设计作为课外作业,体会STS的意义,提高科学素养。
二、教材分析
教学基本要求:知道什么叫曲线运动,知道曲线运动中速度的方向,能在轨迹图中画出速度的(大致)方向,知道曲线运动是一种变速运动,知道物体做曲线运动的条件。
发展要求:掌握速度和合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。
本课是整章教学的基础,但不是重点内容,通过实验和讨论,让学生体会到曲线运动的物体的速度是时刻改变的,曲线运动是变速运动,速度的方向是曲线的切线方向。
模块的知识内容有三点:
1、什么是曲线运动(章引);
2、曲线运动是变速运动;
3、物体做曲线运动的条件。
三、学情分析
在初中,已经学过什么是直线运动,什么是曲线运动,也知道曲线运动是常见的运动,但是不知道曲线运动的特点和原因。由于初中的速度概念的影响,虽然学生在第一模块学过速度的矢量性,但是在实际学习中常常忽略了速度的方向,也就是说学生对“曲线运动是变速运动”的掌握有困难。
学生分组实验时,容易滚跑小钢珠,要求学生小心配合。几何作图可能难以下手,教师可以适当提示。学生主要的学习行为是观察、回答、实验。
四、教学目标
1、知识与技能:
(1)知道什么叫曲线运动;
(2)知道曲线运动中速度的方向;
(3)能在轨迹图中画出速度的大致方向,能在圆周运动轨迹中规范地画出速度方向;
(4)知道曲线运动是一种变速运动;
(5)知道物体做曲线运动的条件;
(6)会判断轨迹弯曲方向(发展要求)。
2、过程与方法
(1)经历发现问题──猜想──探究──验证──结论──交流的探究过程;
(2)经历并体会研究问题要先从粗略到精细,由定性到定量,由特殊到一般再到特殊的过程;
(3)尝试用数学几何原理在物理研究中应用。
3、情感态度与价值观
(1)主动细心观察,注意关注身边的科学,积极参与学习活动。
(2)感受到科学研究问题源于生活实践,获得的结论服务于生活实践,体会学以致用的感受。
(3)初步感受下结论不能主观而要有科学依据的严谨的科学态度。
(4)初步养成小心翼翼做实验的习惯。
五、重点难点
重点:体验获得“曲线运动的速度方向是切线方向”的实验过程。会标出曲线运动的速度方向。
难点:如何获得曲线运动的速度方向是切线方向。如何画出曲线运动的速度方向。
六、教学策略与手段
在教学活动上:体现学生的主体性,体现教师的指导性和服务性。在教学媒体设计上:强调以试验教学为主,以多媒体为辅助(投影问题与习题)。在教学程序上基本上按照加涅信息加工模型。引起注意──告知学生学习目标──刺激回忆先决性的学习──呈现刺激材料──提供学习帮助──引出作业──提供作业──提供反馈──评价作业──促进保持和迁移,通过问题链把教、学、练、评有机整合。在学习过程上:突出学生发现问题──猜想──探究──验证──结论──应用。在探究方法上:突出整合数学知识解决物理问题。认知过程上:突出人类的学习规律和认知规律,即,由粗略研究到精细研究,由特殊到一般再到特殊的过程。在理念上:突出科学的研究源于生活实践,服务于生活实践;认识到“下结论必须要有科学依据”。
七、课前准备
学生无需预习课本,否则像已知谜底的猜谜活动那样,那些探究的活动和问答没有意义。
教师要做好教学用具准备工作。车速计数码照片;细线和摆球;矿泉水和小雨伞;砂轮、锯条和插座;小钢珠、黑墨水瓶、白纸,大的塑料三角板,量角尺,自制圆弧形有机玻璃,自制有机玻璃斜面,方形磁铁。调试多媒体设备。
八、教学过程
曲线运动
问题一:什么样的运动叫曲线运动?[投影]
师:人走路,驾车骑车、分吹雨打河流弯弯,篮球足球跑步等,飞机导弹卫星宇航行星,运动按照运动轨迹分为直线运动和曲线运动,物体运动的轨迹为曲线的运动叫曲线运动。请大家列举曲线运动现象。
生:举例曲线运动
师:曲线运动是很常见的运动。圆周运动是曲线运动的一种特殊现象。
(教学安排,简单扼要,节约时间)
问题二:做曲线运动的物体的速度有什么特点?[投影]
师:要研究物体的运动,我们必须研究物体的位移、速度、加速度等物理量,本堂课我们先研究曲线运动的速度的大小和方向有什么特点。
1、做曲线运动的物体的速度大小?[投影]
师:汽车里面有一个车速计(多媒体呈现数码照片),若果汽车拐弯时保持这个读数不变,那么,汽车做直线运动还是曲线运动?它的速度大小有无变化?
师:通常情况下,汽车拐弯要减速慢行,那么,汽车的慢行拐弯时,车上的车速计的读数如何变化?车还是做曲线运动吗?
师:这些事实说明,作曲线运动的物体的速度大小可以变化也可以不变(板书)。
2、做曲线运动的物体的速度方向?[投影]
汽车的拐弯时,速度方向有无变化?速度是一个矢量,它有方向性,那么做曲线运动物体的速度方向如何?
粗略研究(猜想):
演示1:教师演示摆球圆周运动时(先要求学生观察小球的运动方向),突然放手,小球飞出去。
演示2:教师把矿泉水到在一把小雨伞上(先要求学生观察水滴的运动方向),快速旋转小雨伞,雨滴从转动的小雨伞边缘飞出。
演示3:演示砂轮火星(要求砂轮圆面朝学生,以便学生观测大致切线方向)。
请学生到黑板上补画出小球、水滴、火星的方向。结果学生都会画出大致方向。
师:你们画出的方向是精确方向还是大致方向。如何画出精确的方向?
精细研究(探究、验证、结论)(重点难点):
物体做匀速直线运动,它的速度方向和运动轨迹方向一致。如果曲线运动的物体突然开始做匀速直线运动,那么直线运动的方向和曲线运动的末速度方向一致。(采取板画形式,师生共同回忆得出这个结论)
1、教师先演示投影:把小钢珠放在黑墨水瓶盖里转一下(内有一点点墨水),再放在半圆形有机玻璃轨道上运动并飞出,让钢珠在白纸上留下痕迹,同样在3/5半圆周,4/5半圆周上运动飞出,让学生猜测飞出方向由什么特点?(有机玻璃板说明:厚约5毫米,略小于小钢珠直径,圆弧半径15厘米,MN边稍长些,以便过MN做直线,根据半径大小确定圆心O位置。)
学生猜想:切线方向
师:已知圆弧半径为15厘米。如何验证?请用几何方法作图验证。
生:标出飞出点和圆心,做圆心和飞出点的连线,用量角尺量出该连线和飞出轨迹直线的夹角,是否90度。
2、再分组实验,提醒同桌配合,小心钢珠滚跑。实验完毕,要求作图验证,并互相讨论交流。
3、交流和结论:
师:要引导学生得出正确的科学结论:“圆周运动的物体的速度方向为该点的切线方向”,而不能直接得出“曲线运动的的物体速度方向为该点的切线方向”。
4、如何在圆周运动的轨迹上标注速度方向?
请在圆周上任取两点,作出该位置的物体速度方向。并研究圆周运动的速度方向有什么特点?
学生:找出圆心,做圆心和某点连线,再做连线的垂线,标出箭头(精确画法)。
学生:不同位置,速度方向不一样。“圆周运动是变速运动”
(特别强调:刚才的实验是圆周运动,不能得出“曲线运动是变速运动”“曲线运动的速度方向是切线方向”的结论)
5、一般曲线运动的速度情况和圆周运动一样吗?(由特殊到一般)
师边画边讲:圆周是特殊的曲线,一般的曲线可以看成很多很多的圆弧构成,每一个圆弧都是圆周的一部分。所以,曲线运动可以看成无数个圆周运动构成,曲线上每一个位置的速度方向就是该点所在的圆周的切线方向,速度方向时刻在变化。
所以:“曲线运动的物体速度方向为该点的切线方向”“曲线运动是变速运动”[投影]。
6、如何画一般曲线运动的速度方向?
要求学生阅读课文33页关于切线的三个自然段。教师再作示范。让学生学会粗略画一般曲线运动的速度方向。
第一次课堂练习(及时反馈、巩固、评价、迁移)
1、作业本37页第3题。“和平”号空间站环绕地球运行的轨迹是直线还是曲线?运行速度保持不变还是时刻改变。
2、作业本37页第7题。要求在在汽车波浪形路径上三个位置标注速度的方向。
问题三:如何使物体做曲线运动?[投影]
演示投影:在投影仪上铺上白纸,放上一个高度1厘米左右自制的有机玻璃玻璃斜坡,中间刻一条直槽。把小钢珠放在墨水瓶盖里转一下,把小钢珠放在槽中滚下,先不用磁铁,轨迹是一条直线。(效果很好,轨迹很清晰)
师:如何使小钢珠拐弯?
生:用磁铁吸引。
教师演示并投影:磁铁用电机模型里的方形磁铁(效果很好)。
师:要使小钢珠会弯向右侧,磁体放在哪一侧?
生:右侧。教师演示结果。
师:要使小钢珠会弯向左侧,磁体放在哪一侧?
生:把磁铁放在左侧。教师演示结果。
师:如果放在正下方,小钢珠会作什么运动?
师:如果放在正上方,小钢珠会作什么运动?
师:你认为物体做曲线运动的条件是什么?
生:运动物体在一个外力作用下。
师:对这个外力有什么要求?
生:外力方向与运动方向有个夹角?
师:外力方向和运动方向有什么要求吗?
生:不能相同也不能相反,也就是不能在同一条直线。
师;如果在两侧各放一个磁铁,小钢珠运动轨迹会弯向哪边?
生:那边磁力大,弯向哪边。
引导学生得出结论(板书):
物体做曲线运动的条件:物体受到的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上。
巩固练习学生演示并分析:
师:怎么样使粉笔头作曲线运动?怎么使粉笔头作直线运动?原因分析。
第二次课堂练习(及时反馈、复习、巩固、评价、迁移)
1、作业本38页第6题:已知物体初速度方向和恒定的合外力方向,判断物体运动的大致轨迹。
课堂小结:[以问答题形式进行]
2、(投影)下面说法正确的?
A.曲线运动的速度大小一定是变化的 B.曲线运动的速度方向一定是变化的 C.曲线运动一定是变速运动
D.变速运动一定是曲线运动
E.做曲线运动的物体所受合力一定不为零。
F.合外力不为零的运动一定是曲线运动。
G.曲线运动的加速度一定不为零。
H.曲线运动的加速度一定为零。
问题四:这些知识有什么用处?
实际应用:给自行车设计挡泥板。
教师:如果轮子上粘有泥巴,随车轮转动,这些泥巴将沿什么样方向飞出?应该设计怎样的档泥板?
要求学生只画两个轮子,标注前轮和后轮,在轮子上画挡泥板。
教师投影展示学生的设计图,请学生讲解设计理念和依据。教师以倾听为主,可以以问题形式提出自己疑问作为点评,但不提供正确答案。(作为课外观测作业)
九、作业设计
教师要求学生到自行车棚观察自行车的挡泥板。对照自己的设计,做比较分析。推测设计师为什么要这样设计。
十、知识结构或板书设计
曲线运动
1、曲线运动:物体运动的轨迹为曲线的运动。
2、曲线运动的特点:是变速运动
速度大小可以变化也可以不变
速度方向为切线方向,时刻在变化
3、做曲线运动的条件:
物体受到的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上
【问题研讨】
1、钢珠的轨迹分析:
小钢珠滚出的轨迹和有机玻璃的圆周不是重合的,如图所示,相差一个钢珠的半径值,但是圆心和飞出点的连线与半径还是是垂直。由于小钢珠的半径远远小于圆弧的半径,这点相差可以忽略。如果学生能力较强,可以略作说明。
2、作业分析;
课堂上,学生对挡泥板的设计很感兴趣,但是由于教师对学生设计不做肯定或否定,而是说“你们都有自行车、或者天天看到自行车,有无注意观察,你们看到的自行车挡泥板是这么样的?让事实说话吧,请大家到停车场看看”。学生心理求知欲更强烈,课后许多学生立即去观察。结果晚自修时就有很多学生把观察到情形告诉我。我组织大家讨论,取得意想不到的效果。这个作业很有物理味道,体现STS教育,学生参与度强,观察细致,分析有理。
分类分析:
1、大部分自行车没有挡泥板
(学生的自行车)
2、小部分前轮的挡泥板为1/4圆周,后轮的挡泥板为1/2圆周。(教师的旧式自行车)
3、极少数自行车的后轮上有一小段斜向下或斜上翘的挡泥板,4、极少数自行车的前轮有一小段水平或弧形挡泥板。
5、大家发现摩托车前轮后轮都有挡泥板,并且和老式自行车的挡泥板一样。
我们一起交流、讨论、推测那些设计师的设计的思想。归纳出几点:
1、赛车型自行车尽量减少车的重量和次要附件,可以不用挡泥板。
2、目前道路基本是水泥路或沥青路,泥巴很少见,挡泥板的功能淡化。
3、考虑到泥巴做斜上抛运动,挡泥板不一定要圆弧形,也不一定要那么长,也不必紧紧“包住”轮子。
4、美观需要。
2008-08-05 人教网
第四篇:第五章《曲线运动》教学设计
第五章
曲线运动
5.1 曲线运动(3课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(l)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;
(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。
2、过程与方法
(1)体验曲线运动与直线运动的区别;
(2)体验曲线运动是变速运动及它的建度方向的变化。
3、情感、态度与价值观
(1)能领略曲线运动的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲;(2)有参与科技活动的热情,将物理知识应用于生活和生产实践中。
教学重点:什么是曲线运动;物体做曲线运动的方向的确定;物体做曲线运动的条件。教学难点:物体微曲线运动的条件。教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教具准备:投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁。教学过程:
第一节
曲线运动
(一)新课导入
前面我们学习过了各种直线运动,包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等。下面来看这个小实验,判断该物体的运动状态。
实验:(1)演示自由落体运动,该运动的特征是什么?(轨迹是直线)
(2)演示平抛运动,该运动的特征是什么?(轨迹是曲线)
这里我们看到一种我们前面没有学过的运动形式,它与我们前面学过的运动形式有本质的区别。前面我们学过的运动的轨迹都是直线,而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线,我们把这种运动称为曲线运动。
概念:轨迹是曲线的运动叫曲线运动。其实曲线运动是比直线运动普遍的运动情形,现在请大家举出一些生活中的曲线运动的例子?(微观世界里如电子绕原子核旋转;宏观世界里如天体运行;生活中如投标抢、掷铁饼、跳高、既远等均为曲线运动)
(二)新课教学
1、曲线运动速度的方向
在前面学习直线运动的时候我们已经知道了任何确定的直线运动都有确定的速度方向,这个方向与物体的运动方向相同,现在我们又学习了曲线运动,大家想一想我们该如何确定曲线运动的速度方向?在解决这个问题之前我们先来看几张图片(如图6.1—l、6.1—2)。
观察图中所描述的现象,你能不能说清楚,砂轮打磨下来的炽热的微粒。飞出去的链球,它们沿着什么方向运动?
射出的火星是砂乾与刀具磨擦出的微粒,由于惯性,以脱离砂轮时的速度沿切线方向飞出,切线方向即为火星飞出时的速度方向。对于链球也是同样的道理,它们也会沿着脱离点的切线方向飞出。
刚才的几个物体的运动轨迹都是圈,我们总结曲线运动的方向沿着切线方向,但对于一般的曲线运动是不是也是这样呢?下面我们来做个实验看一看,一般的曲线运动是什么情况。(演示实验)
在匀变速运动中,速度大小发生变化,我们说这是变速运动,而在曲线运动中,速度方向时刻在改变,我们也说它是变速运动。
实际上这个过程我们可以这样来理解:速度是矢量+速度方向变化,速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动。(2)物体做曲线运动的条件
演示实验:在刚才实验中,钢球的运动路径旁边放一块磁铁,重复刚才的实验操作,观察钢球在桌面上的运动情况?
(钢球傲曲线运动)
分析钢球在桌面上的受力情况?(钢球受竖直向下的重力,竖直向上的支持力,还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用,此外还受到磁铁的吸引力。)
引力的方向如何?(引力的方向随着钢球的运动不断改变,但总是不与运动方向在同一直线上。)演示实验:把上次实验用的钢球改为同等大小的木球重复上次实验,观察木球运动情况?(木球做直线运动,速度不断减小。)
分析木球在桌面上的受力情况?(木球受竖直向下的重力、竖直向上的支持力,还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用,木球并不受到磁铁给它的吸引力。)
演示实验:随手抛出一个粉笔头,观察粉笔头的运动状态?(粉笔头做曲线运动)
结论:当物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动。
3、交流与讨论
(1)飞机扔炸弹,分析为什么炸弹做曲线运动?
(2)我们骑摩托车或自行车通过弯道时,我们侧身骑,为什么?(3)盘山公路路面有何特点?火车铁轨在弯道有何特点?
4、小结:
(1)运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。
(2)曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上。(3)当合外力F的方向与它的速度方向有一夹角时,物体做曲线运动。
板书设计:
5.1 曲线运动
1、曲线运动
定义:运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。
2、物体做曲线运动的条件
当物体所受的合力方向跟它的逮度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动。
3、曲线运动速度的方向
质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向。
4、曲线运动的性质
曲线运动过程中速度方向始终在变化,因此曲线运动是变速运动。
5.2平抛运动(2课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)在具体情景中,知道合运动、分运动分别是什么,知道其同时性和独立性;(2)知道运动的合成与分解,理解运动的合成与分解遵循平行四边形定则;(3)会用作图和计算的方法,求解位移和速度的合成与分解问题。
2、过程与方法
(1)通过对抛体运动的观察和思考,了解一个运动可以与几个不同的运动效果相同,体会等效替代的方法;(2)通过观察和思考演示实验,知道运动独立性.学习化繁为筒的研究方法;(3)掌握用平行四边形定则处理简单的矢量运算问题。
3、情感、态度与价值观
(1)通过观察,培养观察能力;
(2)通过讨论与交流,培养勇于表达的习惯和用科学语言严谨表达的能力。
教学重点
(1)明确一个复杂的运动可以等效为两个简单的运动的合成或等效分解为两个简单的运动;(2)理解运动合成、分解的意义和方法。
教学难点:分运动和合运动的等时性和独立性;应用运动的合成和分解方法分析解决实际问题。教学方法:探究、讲授、讨论、练习教学用具:演示红蜡烛运动的有关装置。教学过程:
第二节
平抛运动
(一)新课导入
上节课我们学习了曲线运动的定义,性质及物体做曲线运动的条件,先来回顾一下这几个问题:什么是曲线运动?(运动轨迹是曲线的运动是曲线运动。)
怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向?(质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。)
物体在什么情况下做曲线运动?(当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。)
通过上节课的学习,我们对曲线运动有了一个大致的认识,但我们还投有对曲线运动进行深入的研究,要研究曲线运动需要什么样的方法呢?这节课我们就来研究这个问题。
(二)新课教学
我们先来回想一下我们是怎样研究直线运动的,同学们可以从如何确定质点运动的位移来考虑。可以沿着物体或质点运动的轨迹建立直线坐标系,通过物体或质点坐标的变化可以确定其位移,从而达到研究物体运动过程的目的。
下面我们就来探究一下怎样应用运动的合成与分解来研究曲线运动。
演示实验:如图6.2—l所示,在一端封闭、长约l m的玻璃管内注满清水,水中放一红蜡做的小圆柱体R,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。(图甲)
将这个玻璃管倒置(图乙),蜡块R就沿玻璃管上,如果旁边放一个米尺,可以看到蜡块上升的速度大致不变,即蜡块做匀连直线运动。
再次将玻璃管上下颠倒,在蜡块上升的同时将玻璃管水平向右匀速移动,观察蜡块的运动。(图丙)
1、蜡块的位置
蜡块在两个方向上做的都是匀速直线运动,所以x、y可以通过匀速直线运动的位移公式x=vt获得,即:
x=vxt
y=vyt
2、蜡块的运动轨迹
我们可以先从公式(1)中解出t t=x/vx
y=vy x/vx
现在我们对公式④进行数学分析,看看它究竟代表的是一条什么样的曲线呢?
由于蜡块在x、y两个方向上做的都是匀速直线运动,所以vy、vx都是常量.所以vy /vx也是常量,可见公式④表示的是一条过原点的倾斜直线。
3、蜡块的位移
在坐标系中,线段OP的长度就代表了物体位移的大小。现在我找一位同学来计算一下这个长度。
因为坐标系中的曲线就代表了物体运动的轨迹,所以我们只要求出该直线与x轴的夹角θ就可以了。要求"我们只要求出它的正切就可以了。
tanθ==vy /vx
这样就可以求出θ,从而得知位移的方向。
4、交流与探究
现在我们探讨了蜡块在玻璃管中的运动,请大家考虑实际生活中我们遇到的哪些物体的运动过程与蜡块相似?典型事例:小船过河,5、蜡块的速度
根据我们前面学过的速度的定义,物体在某过程中的速度等于该过程的位移除以发生这段位移所需要的时间,即前面我们已经求出了蜡块在任意时刻的位移的大小
所以我们可以直接计算蜡块的位移,直接套入速度公式我们可以得到什么样的速度表达式?带人公式可得:
分析这个公式我们可以得到什么样的结论?
vy /vx都是常量,生变化的,即蜡块做的是匀速运动。
我们就可以得出运动合成与分解的概念了:
也是常量。也就是说蜡块的速度是不发由分运动求合运动的过程叫做运动的合成; 由合运动求分运动的过程叫做运动的分解。思考与讨论
如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动,在与它垂直方向的分运动是匀加速直线运动。合运动的轨迹是什么样的?(参考提示:匀速运动的速度V1和匀速运动的初速度的合速度应如图6.2—3所示,而加速度a与v2同向,则a与v合必有夹角,因此轨迹为曲线。)
下面我们来看一个通过运动的合成与分解解决实际问题的例子。课堂训练
(1)关于运动的合成,下列说法中正确的是„„„„„„„„„„„„„()A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B.两个匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动 C.两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动 D.两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等
(2)如果两个分运动的速度大小相等.且为定值,则以下说法中正确的是„„()A.两个分运动夹角为零,合速度最大
B.两个分运动夹角为90°,合速度大小与分速度大小相等 C.合速度大小随分运动的夹角的增大而减小
D.两个分运动夹角大于120°,合速度的大小等于分速度
(3)小船在静水中的速度是v,今小船要渡过一河流,渡河时小船朝对岸垂直划行,若航行至中心时,水流速度突然增大,则渡河时间将„„„„„„„„„()A.增大
B.减小
C.不变
D.无法确定
小结:这节课我们学习的主要内容是探究曲线运动的基本方法——运动的合成与分解。这种方法在应用过程中遵循平行四边形定则,在实际的解题过程中,通常选择实际看到的运动为合运动,其他的运动为分运动。
运动的合成与分解包括以下几方面的内容:速度的合成与分解;位移的合成与分解;加速度的合成与分解。
合运动与分运动之间还存在如下的特点:独立性原理:各个分运动之间相互独立,互不影响。等时性原理,合运动与分运动总是同时开始,同时结束,它们所经历的时间是相等的。
板书设计:
5.3实验:研究平抛运动(3课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g;(2)掌握抛体运动的位置与速度的关系。
2、过程与方法
(1)掌握平抛运动的特点,能够运用平抛规律解决有关问题;(2)通过例题分析再次体会平抛运动的规律。
3、情感、态度与价值观
(1)有参与实验总结规律的热情,从而能更方便地解决实际问题;(2)通过实践,巩固自己所学的知识。教学重点:分析归纳抛体运动的规律。
教学难点:应用数学知识分析归纳抛体运动的规律。教学方法:探究、讲授、讨论、练习教具准备:平抛运动演示仪、自制投影片
教学过程:
第三节
实验:研究平抛运动
(一)新课导入
上一节我们已经通过实验探究出平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律,对平抛运动的特点有了感性认识。这一节我们将从理论上对抛体运动的规律作进一步分析,学习和体会在水平面上应用牛顿定律的方法,并通过应用此方法去分析没有感性认识的抛体运动的规律。
(二)新课教学
1、抛体的位置
我们以平抛运动为例来研究抛体运动所共同具有的性质。
首先我们来研究初速度为v的平抛运动的位置随时间变化的规律。用手把小球水平抛出,小球从离开手的瞬间(此时速度为v,方向水平)开始,做平抛运动,我们以小球离开手的位置为坐标原点,以水平抛出的方向为x轴的方向,竖直向下的方向为y轴的方向,建立坐标系,并从这一瞬间开始计时。
在抛出后的运动过程中,小球受力情况如何?(小球只受重力,重力的方向竖直向下,水平方向不受力。)
那么,小球在水平方向有加速度吗,它将怎样运动?(小球在水平方向没有加速度,水平方向的分速度将保持v不变,做匀速直线运动。)
那么,小球的运动就可以看成是水平和竖直两个方向上运动的合成。t时间内小球合位移是:
若设s与+x方向(即速度方向)的夹角为θ,如图6.4—1,则其正切值如何求?
2、抛体的速度
由于运动的等时性,那么大家能否根据前面的结论得到物体做平抛运动的时间?
这说明了什么问题?(这说明了平抛运动的水平位移不仅与初速度有关系,还与物体的下落高度有关)利用运动合成的知识,结合图6.4—2,求物体落地速度是多大?结论如何?
平抛运动常分解成水平方向和竖直方向的两个分运动来处理,由于竖直分运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以初速度为零的匀加速直线运动的公式和特点均可以在此应用。另外,有时候根据具体情况也可以将平抛运动沿其他方向分解。
3、斜抛运动
如果物体抛出时的速度不是沿水平方向,而是斜向上方或斜向下方的(这种情况称为斜抛),它的受力情况是什么样的?加速度又如何?(它的受力情况与平抛完全相同,即在水平方向仍不受力,加速度仍是0;在竖直方向仍只受重力,加速度仍为g)
实际上物体以初速度v沿斜向上或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动,如何表示?与平抛是否相同?(斜抛运动沿水平方向和竖直方向初速度与平抛不同,分别是vx=vcosθ和vy=sinθ)
由于物体运动过程中只受重力,所以水平方向速度vx=vcosθ保持不变,做匀速直线运动;而竖直方向上因受重力作用,有竖直向下的重力加速度J,同时有竖直向上的初速度vy=sinθ,因此做匀减速运动(是竖直上抛运动,当初速度向斜下方,竖直方向的分运动为竖直下抛运动),当速度减小到。时物体上升到最高点,此时物体由于还受到重力,所以仍有一个向下的加速度g,将开始做竖直向下的加速运动。因此,斜抛运动可以看成是水平方向速度为vx=vcosθ的匀速直线运动和竖直方向初速度为vy=sinθ的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动。
斜抛运动分斜上抛和斜下抛(由初速度方向确定)两种,下面以斜上抛运动为例讨论:
斜抛运动的特点是什么?(特点:加速度a=g,方向竖直向下,初速度方向与水平方向成一夹角θ斜向上,θ=90°时为竖直上抛或竖直下抛运动θ=0°时为平抛运动)
常见的处理方法:
第一、将斜上抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动,这样有由此可以得到哪些特点?
由此可得如下特点:a.斜向上运动的时间与斜向下运动的时间相等;b.从轨道最高点将斜抛运动分为前后两段具有对称性,如同一高度上的两点,速度大小相等,速度方向与水平线的夹角相同。
第二、将斜抛运动分解为沿初速度方向的斜向上的匀速直线运动和自由落体运动两个分运动,用矢量合成法则求解。
第三、将沿斜面和垂直斜面方向作为x、y轴,分别分解初速度和加速度后用运动学公式解题。
交流与讨论
对于斜抛运动我们只介绍下船上抛和斜下抛的研究方法,除了平抛、斜上抛、斜下抛外,抛体运动还包括竖直上抛和竖直下抛,请大家根据我们研究前面几种抛体运动的方法来研究一下竖直上抛和竖直下抛。
参考解答:对于这两种运动来说,它们都是直线运动,但这并不影响用运动的合成与分解的方法来研究它们。这个过程我们可以仿照第一节中我们介绍的匀加速运动的分解过程,对竖直上抛运动,设它的初速度为v0,那么它的速度就可以写成v= v0—gt的形式,位移写成x= v0t—g t2/2的形式。那这样我们就可以进行分解了。把速度写成v1= v0,v2=—gt的形式,把位移写成xl= v0t,x2= —g t2/2的形式,这样我们可以看到,竖直上抛运动被分解成了一个竖直向上的匀速直线运动和一个竖直向上的匀减速运动。对于竖直下抛运动可以采取同样的方法进行处理。小结:
(1)具有水平速度的物体,只受重力作用时,形成平抛运动。
(2)平抛运动可分解为水平匀蓬运动和竖直自由落体运动.平抛位移等于水平位移和竖直位移的矢量和;平抛瞬时速度等于水平速度和竖直速度的矢量和。(3)平抛运动是一种匀变速曲线运动。
(4)如果物体受到恒定合外力作用,并且合外力跟初速度垂直,形成类似平抛的匀变速曲线运动,只需把公式中的g换成a,其中a=F合/m.说明:
(1)干抛运动是学生接触到的第一个曲线运动,弄清其成固是基础,水平初速度的获得是同题的关键,可归纳众两种;第一、物体被水平加速:水平抛出、水干射出、水平冲击等;第二、物体与原来水平运动的载体脱离,由于惯性而保持原来的水平速度。
(2)平抛运动的位移公式和速度公式中有三个含有时间t,应根据不同的已知条件来求时间。但应明确:平抛运动的时间完全由抛出点到落地点的竖直高度确定(在不高的范国内g恒定),与抛出的速度无关。
第四节 圆周运动(3课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)认识匀速圆周运动的概念,理解线速度的概念,知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度;理解角速度和周期的概念,会用它们的公式进行计算;
(2)理解线速度、角速度、周期之间的关系:v=rω=2πr/T;(3)理解匀速圆周运动是变速运动。
2、过程与方法
(1)运用极限法理解线速度的瞬时性.掌握运用圆周运动的特点如何去分析有关问题;(2)体会有了线速度后.为什么还要引入角速度.运用数学知识推导角速度的单位。
3、情感、态度与价值观
(1)通过极限思想和数学知识的应用,体会学科知识间的联系,建立普遍联系的观点;(2)体会应用知识的乐趣.激发学习的兴趣。
教学重点:线速度、角速度、周期的概念及引入的过程,掌握它们之间的联系。教学难点:理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性。教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教具准备:多媒体教学课件;用细线拴住的小球;实物投影仪。教学过程:
(一)新课导入
请同学观看两个物体所做的曲线运动,并请注意观察它们的运动特点:
第一个:老师用事先准备好的用细线拴住的小球,演示水平面内的圆周运动;
第二个:课件展示同学们熟悉的手表指针的走动.(它们的轨迹是一个圆)这就是我们今天要研究的圆周运动。
(二)新课教学
行驶中的汽车轮子,公园里的“大转轮”,自行车上的各个转动部分。日常生活和生产实践中做圆周运动的物体可以说是“举不胜举”。同学们所列举的这些做圆周运动物体上的质点,哪些运动得较慢?哪些运动得更快?我们应该如何比较它们运动的快慢呢?下面就请同学们对自行车上的各个转动部分,围绕课本 “思考与讨论”中提出的问题,前后每四人一组进行讨论。交流与讨论
开始讨论时,学生之间有激烈的争论,各人考虑的出发点不一样,思考的角度不同。有人认为小齿轮、后轮上各点运动的快慢一样,因为它们是一起转动的;有人认为大齿轮、小齿轮各点运动的快慢一样,因为它们是用链条连在一起转动的,等等。这时需要老师的引导,你衡量快慢的标准是什么?你从哪个角度去进行比较的?
引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量——线速度的学习上来。
1、线速度
我们曾经用速度这个概念来描述物体做直线运动时的快慢,那么我们能否继续用这个概念来描述圆周运动的快慢呢?如果能,该怎样定义?下面就请同学们自主学习课本第45页上有关线速度的内容:给出阅读提纲,学生先归纳,然后师生互动加深学习。阅读提纲:
线速度的物理意义?
线速度的定义(和直线运动中速度定义的比较)?
线速度的定义式?
线速度的瞬时性/ 自主阅读,积极思考,然后每四人一组进行讨论、交流,形成共识。线速度的物理意义反映了质点在单位时间内通过的弧长的多少。线速度是利用物体通过的弧长与所用时间的比值来定义的。线速度也是矢量,其运动过程中方向在不断变化着,因此要注意其瞬时性。匀速圆周运动的“匀速”,不是真正的匀速,而是指速度的大小不变„„
结论:匀速圆周运动是一种变速运动。
2、角速度
教师出示课件展示手表指针的转动,提出问题:
根据线速度的定义,请你比较手表指针中点和端点线速度的大小?
同一根指针上不同的点,其线速度大小却不一样,而它们是应该有共同点的。因此这就需要我们去思考:描述圆周运动的快慢,除了用线速度外,还有没有其他方法?阅读提纲:
角速度的物理意义? 角速度的定义? 角速度的定义式?
角速度能把同一物体上各点做圆周运动的共同点反映出来。角速度大反映了物体转动的快慢„„ 总结:
(1)物理意义:描述质点转过的圆心角的快慢.
(2)定义:在匀速圆周运动中.连接运动质点和圆心的半径转过△θ的角度跟所用时间△t的比值,就是质点运动的角速度.(3)定义式:ω=△θ/△t
3、角速度的单位
每接触一个新的物理量,我们都要关心它的物理单位是什么,那么线建度的单位是米/秒,角速度的单位又是什么呢?下面就请同学们自主学习课本第46页上有关角速度的内容,课件投影出阅读提纲; 怎样度量圆心角的大小?弧度这个单位是如何得到的?在计算时要注童什么? 国际单位制中,角速度的单位是什么?
有人说,匀速圆周运动是线速度不变的运动,也是角速度不变的运动,这两种说法正确吗?为什么? 总结:
(1)圆心角θ的大小可以用弧长和半径的比值来描述,这个比值是没有单位的,为了描述问题的方便,我们“给”这个比值一个单位,这就是弧度。弧度不是通常煮义上的单位。计算时,不能将弧度带进算式中。(2)国际单位制中,角速度的单位是弧度/秒(rad/s)。
(3)这一句话是错误的,因为线速度是矢量,其方向在不断变化,匀速圆周运动是线速度大小不变的运动,后一句话是正确的,因为角速度是不变的(如果有学生提出角速度是矢量吗?教师可明确说是矢量,但高中阶段不研究其方向,而不能违背科学说角速度是标量)。
教材中还提到了描述圆周运动快慢的两种方法,它们是什么?单位如何?阅读教材第46页的有关内容,掌握转速和周期的概念。
4、线速度与角速度的关系
线速度和角速度都能描述圆周运动的快慢,它们之间有何关系呢?下面请同学们依据刚学过的线速度和角速度的概念和定义,推导出线速度和角速度的关系v=rω
点评:通过推导,加深对所学知识的理解,掌握知识间的联系.到此,教师还需引导学生进一步思考;以上都能描述圆周运动快慢的线速度、角速度、转速和周期,除了有以上的联系外,还有没有不同的地方?如果学生通过讨论发现周期这一概念更能突显出圆周运动的周期性和重复性,将使学生对圆周运动有进一步的认识。
板书设计:
第四节
圆周运动
1、描述匀速圆周运动的有关物理量
(1)线速度
1.定义:做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值 2.公式:v=△l/△t单位:m/s(s是弧长.非位移)3.物理意义:(2)角速度
1.定义:做圆周运动的物体的半径扫过的角度与所用时间的比值 2.公式:ω=△θ/△t. 3.单位:rad/s 4.物理意义:(3)转速和周期
2、线速度,角速度、周期间的关系
v=rω=2πr/T
ω=2π/T
5.5向心加速度(2课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)理解速度变化量和向心加速度的概念;(2)知道向心加速度和线速度、角速度的关系式;(3)能够运用向心加速度公式求解有关问题。
2、过程与方法:体会速度变化量的处理特点,体验向心加速度的导出过程,领会推导过程中用到的数学方法,教师启发、引导,学生自主阅读、思考、讨论、交流学习成果。
3、情感、与价值观:培养学生思维能力和分析问题的能力,培养学生探究问题的热情,乐于学习的品质。特别是“做一做”的实施,要通过教师的引导让学生体会成功的喜悦。
教学重点:理解匀速圆周运动中加速度的产生原因,掌握向心加速度的确定方法和计算公式。教学难点:向心加速度方向的确定过程和向心加速度公式的推导与应用。教学方法:探究、讲授、讨论、练习教具准备:多媒体辅助教学设备等
教学过程:
第五节
向心加速度
(一)新课导入
通过前面的学习,我们已经知道,做曲线运动的物体速度一定是变化的。即使是我们上一堂课研究的匀速圆周运动,其方向仍在不断变化着。换句话说,做曲线运动的物体,一定有加速度。圆周运动是曲线运动,那么做圆周运动的物体,加速度的大小和方向如何确定呢?——这就是我们今天要研究的课题。
(二)新课教学
1、感知加速度的方向
请同学们看两例:(展示多媒体动态投影图6.6—1和图6.6—2)并提出问题。
(1)图6.6—1中的地球受到什么力的作用?这个力可能沿什么方向?(感觉上应该受到指向太阳的引力作用)
(2)图6.6—2中的小球受到几个力的作用?这几个力的合力沿什么方向?(小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用,其合力即为绳子的拉力,其方向指向圆心。)
可能有些同学有疑惑,即我们这节课要研究的是匀逮圆周运动的加速度,可是上两个例题却在研究物体所受的力,这不是“南辕北辙”了吗?(根据牛顿第二定律可知,知道了物体所受的合外力,就可以知道物体的加速度,可能是通过力来研究加速度吧。)
我们之前没有研究过曲线运动的加速度问题,特别是加速度的方向较难理解,而牛顿第二定律告诉我们,物体的加速度方向总是和它的受力方向一致,这个关系不仅对直线运动正确,对曲线运动也同样正确。所以先通过研究力来感知加速度,特别是加速度的方向。但我们具体研究时仍要根据加速度的定义来进行,为了进一步增加感性认识,请同学们再举出几个类似的做圆周运动的实例,并就刚才讨论的类似问题进行说明。
做匀速圆周运动的物体所受的力或合外力指向圆心,所以物体的加速度也指向圆心,是不是由此可以得出结论:“任何物体做匀速圆周运动的加速度都指向圆心”?暂时不能,因为上面只研究了有限的实例,还难以得出一般性的结论。然而,这样的研究十分有益,因为它强烈地向我们提示了问题的答案,给我们指出了方向。
下面我们将对圆周运动的加速度方向作一般性的讨论。
2、速度变化量
请同学们阅读教材“速度变化量”部分,同时在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量△v的图示,思考并回答问题:速度的变化量△v是矢量还是标量? 如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上,如何表示速度的变化量△v?
认真阅读教材,思考问题,在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量的图示。每小组4人进行交流和讨论:如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上,如何表示速度的变化量△v?
3、向心加速度
请同学们阅读教材“向心加速度”部分,分析投影图6.6—6.并思考以下问题: 结论:当△t很小很小时,△v指向圆心。
上面的推导不涉及“地球公转“小球绕图钉转动”等具体的运动,结论具有一般性:做匀速圆周运动的物体加速度指向圆心,这个加速度称为向心加速度。匀速圆周运动的加速度方向明确了,它的大小与什么因素有关呢?下面请大家按照课本第5l页“做一做”栏目中的提示,在练习本上推导出向心加速度的表达式。也就是下面这两个表达式:aN=v2/r , aN=rω
2思考与讨论:引导学生思考并完成课本第5l页“思考与讨论”栏目中提出的问题,可将同一观点的学生编为一组,不同组之间进行辩论,深化本节课所学的内容。
板书设计:
第五节
向心加速度
1、感知做匀速圆周运动的物体加速度的方向
2、速度变化量的求法
3、向心加速度
(1)名称的由来
(2)表达式:aN=v2/r , aN=rω
2(3)对两种表达式的比较、分析
5.6向心力(3课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)理解向心力的概念及其表达式的确切含义;
(2)知道向心力大小与哪些因素有关,并能用来进行计算;
(3)知道在变速圆周运动中,可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。
2、过程与方法
(1)通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关,并具体“做一做”来理解公式的含义。
(2)进一步体会力是产生加速度的原因,并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点。
3、情感、态度与价值观
(1)在实验中,培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。(2)感受成功的快乐,体会实验的意义,激发学习物理的兴趣。
教学重点:体会牛顿第二定律在向心力上的应用;明确向心力的意义、作用、公式及其变形。
教学难点:圆锥摆实验及有关物理量的测量;如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教具准备:多媒体课件、圆锥摆等实验设备 教学过程:
第六节
向心力
(一)新课导入
前面两节课,我们学习、研究了圆周运动的运动学特征,知道了如何描述圆周运动,这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征——向心力。
(二)新课教学
1、向心力
请同学们阅读教材“向心力”部分,思考并回答以下问题:
(1)举出几个物体做圆周运动的实例,说明这些物体为什么不沿直线飞去。(2)用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。
认真阅读教材,列举并分析实例,体会向心力的作用效果,并根据牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式。交流与讨论
请同学们交流各自的阅读心得并进行相互间的讨论。
圆周运动是变速运动,有加速度,故做圆周运动的物体一定受到力的作用,而我们知道做匀速圆周运动的物体具有向心加速度,根据牛顿第二定律,这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力的作用,这个合力叫做向心力,下面请同学们把刚才由牛顿第二定律推出的向心力的表达式展示出来。
向心力表达式:FN=mv2/r , FN=mrω
2、实验:用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
实验与探究:请同学们阅读教材“实验”部分,思考下面的问题:(1)实验器材有哪些?
(2)简述实验原理,怎样达到验证的目的?
(3)实验过程中要注意什么?如何保证小球在水平面内做稳定的圆周运动,测量哪些物理量,记录哪些数据?
(4)实验过程中产生误差的原因主要有哪些?
认真阅读教材,思考问题,找学生代表发言,听取学生的见解,点评、总结。
交流与讨论:实验的过程中,多项测量都是粗略的,存在较大的误差,用两个方法得到的力并不严格相等。通过实验还体会到,向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样具有某种性质的力来命名的,它是效果力,是按力的效果名的,在圆锥摆实验中,向心力是小球重力和细线拉力的合力,还可以理解为是细线拉力在水平面内的一个分力。
我有一个改进的实验,其装置如图6.7—1所示,让小球在刚好要离开锥面的情况下做匀速圆周运动,我认为利用该装置可以使测量值减少误差。
课堂训练
说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的?
(1)绳的一端拴一小球,手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动?(2)火星绕太阳运转的向心力是什么力提供的?
(3)在圆盘上放一个小物块,使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动,分析小物块受几个力,向心力由谁提供?
3、变速圆周运动和一般曲线运动
在刚才“做一做”的实验中,我们可以通过抡绳子来调节沙袋速度的大小,这就给我们带来一个疑问:难道向心力能改变速度的大小吗?为什么?(不能。因为我刚才做实验时发现,当我的手保持不动时,沙袋的速度并不能改变,只有当我的手在动时,沙袋的速度才能改变,所以不能。但具体细节我还没有搞清)
对于做一般曲线运动的物体,我们可以用怎样的分析方法进行简化处理?请同学们阅读教材并结合课本图6.7—4的提示发表自己的见解,同时再与刚才研究的变速圆周运动去进行对比。
板书设计:
第六节
向心力
1、向心力
(1)通过实例进一步感受做圆周运动的物体必须受到力的作用(2)向心力的概念(3)向心力的表达式
2、向心力的实验验证
(1)圆锥摆的实验
(2)向心力公式的实验讨论(“做一做”)
3、变速圆周运动和一般曲线运动的研究
5.7生活中的圆周运动(3课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度,它就是圆周运动的物体所受的向心力.会在具体问题中分析向心力的来源。
(2)能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。
(3)知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动,会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度。
2、过程与方法
(1)通过对匀速圆周运动的实例分析,渗透理论联系实际的观点,提高学生分析和解决问题的能力。(2)通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用,渗透特殊性和一般性之间的辩证关系,提高学生的分析能力。
(3)通过对离心现象的实例分析,提高学生综合应用知识解决问题的能力。
3、情感、态度与价值观
(1)通过对几个实例的分析,使学生明确具体问题必须具体分析,理解物理与生活的联系,学会用合理、科学的方法处理问题。
(2)通过离心运动的应用和防止的实例分析.使学生明白事物都是一分为二的,要学会用一分为二的观点来看待问题。
(3)养成良好的思维表述习惯和科学的价值观。
教学重点:理解向心力是一种效果力;在具体问题中能找到是谁提供向心力的,并结合牛顿运动定律求解有关问题。
教学难点:具体问题中向心力的来源;关于对临界问题的讨论和分析;对变速圆周运动的理解和处理。教学方法:探究、讲授、讨论、练习教具准备:多媒体课件 教学过程:
第七节
生活中的圆周运动
(一)新课导入
复习提问:请同学们回顾并叙述出对于圆周运动你已经理解和掌握了哪些基本知识?(用线速度、角速度、转速和周期等来描述做圆周运动物体的运动快慢;知道了圆周运动一定是变速运动,一定具有加速度;掌握了对于圆周运动的有关问题还必须通过运用牛顿第二定律去认真分析和处理。)
(二)新课教学
1、铁路的弯道
提出问题:火车受几个力作用?这几个力的关系如何?
火车受到4个力的作用,各为两对平衡力,即合外力为零。其中重力和支持力的合力为零,牵引力和摩擦力的合力为零,那火车转弯时情况会有何不同呢? 提出问题:
(1)转弯与直线前进有何不同?(2)画出受力示意图,并结合运动情况分析各力的关系?(转弯时火车的速度方向在不断变化,故其一定有加速度,其合外力一定不为零。)
转弯时合外力不为零,即需要提供向心力,而平直路前行不需要,那么火车转弯时是如何获得向心力的?进一步受力分析得:需增加的一个向心力(效果力),由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供。
问题:挤压的后果会怎样?(由于火车质量、速度比较大,故所需向心力也很大。这样的话,轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大,导致的后果是铁轨容易损坏,轨缘也容易损坏。)
那么应该如何解决这一实际问题,结合学过的知识加以讨论,提出可行的解决方案,并画出受力图,加以定性说明。
交流与讨论:学生发挥自己的想象能力,结合知识点设计方案,结合受力图发表自己的见解„„ 如图6.8—l所示:
(火车受的重力和支持力的合力提供向心力,对内外轨都无挤压,这样就达到了保护铁轨的目的。)请同学们运用刚才的分析进一步讨论:实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?
2、拱形桥
问题:质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶,若桥面的圆弧半径为只R,试画出受力分析图,分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力?通过分析,你可以得出什么结论?
在最高点,对汽车进行受力分析,确定向心力的来源;由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力:由牛顿第三定律求出桥面受到的压力:F’N=G—mv2/r
可见,汽车对桥的压力F’N小于汽车的重力G,并且压力随汽车速度的增大而减小。
例1:一辆质量m=2.0t的小轿车,驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面,重力加速度g=10m/s2.求:(1)若桥面为凹形,汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面压力是多大?(2)若桥面为凸形,汽车以l0m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?
3、航天器中的失重现象
假设宇宙飞船质量为M,它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动,其轨道半径近似等于地球半径R,航天员质量为m,宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力,试求座舱对宇航员的支持力,此时飞船的速度多大?通过求解,你可以得出什么结论?(运用牛顿第二定律可解得:宇宙飞船的速度为Rg,再对宇航员进行分析可得,此时座椅对宇航员的支持力为零,即航天员处于失重状态。)
4、离心运动
做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用,它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力,它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因。(做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用,它会沿切线飞出去,如体育中的“链球”运动,运动员手一放后,“链球”马上飞了出去。)
如果向心力突然消失,物体由于惯性,会沿切线方向飞出去。
如果物体受的合力不足以提供向心力,物体虽不能沿切线方向飞出去.但会逐渐远离圆心.这两种运动都叫做离心运动。
讨论与思考:请同学们结合生活实际,举出物体做离心运动的例子,在这些例子中,离心运动是有益的还是有害的?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗?
板书设计
第七节
生活中的圆周运动
1、铁路的弯道
(1)讨论向心力的来源:
(2)外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力(3)讨论:为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?
2、拱形桥
(1)思考:汽车过拱形桥时,对桥面的压力与重力谁大?(2)圆周运动中的超重。失重情况。
3、航天器中的失重现象
4、离心运动
(1)离心现象的分析与讨论。(2)离心运动的应用和防止。
第五篇:曲线运动教案(汇总13篇)
篇1:曲线运动教案
一、教学目标
1.知识与技能
(1)知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上;
(2)理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上.
2.方法与过程
(1)类比直线运动认识曲线运动、瞬时速度方向的判断和曲线运动的条件;
(2)通过实验观察培养学生的实验能力和分析归纳的能力.
3.情感态度与价值观
激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯.
二、教学重难点
1.曲线运动中瞬时速度方向的判断
2.理解物体做曲线运动的条件
三、教学过程
1.新课导入,引入曲线运动
教师:在必修一里我们学习了直线运动,我们知道物体做直线运动时他的运动轨迹是直线,需要满足的条件是物体所受的合力与速度的方向在同一条直线上。但在现实生活中,很多物体做的并非是直线运动,比如玩过山车的游客的运动、火车在其轨道上的运动、风中摇曳着的枝条的运动、人造地球围绕地球的运动(图片)。
问题1:在这几幅图片中,物体的运动轨迹有什么特点?
(运动的轨迹是一条曲线)
教师:我们把像这样运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。
设计意图:通过复习直线运动引入生活中更为常见的曲线运动,并借助实例归纳出曲线运动的概念,帮助学生认识曲线运动。
2.曲线运动的方向
问题2:我们知道物体在做直线运动时,物体的速度方向始终是保持不变的,那么在做曲线运动时,物体的速度的方向又有什么特点呢?
(方向时刻在改变)
问题3:那么,我们该如何确定物体做曲线运动时每时每刻所对应速度的方向呢?
教师:我们来猜想一下,钢珠从弯曲的玻璃管中滚落出来,运动方向会是下面那一种情况呢?
学生:猜想
教师:现在咱们从理论上分析一下,钢珠从弯曲玻璃管中滚落出来的运动方向
当B点无限接近A点时,这条割线变成了曲线在A点的切线,这一过程中AB段的平均速度变成了A点的瞬时速度,瞬时速度的方向沿切线方向。所以钢珠从弯曲玻璃管中滚落出来的运动方向也应该沿试管出口处的切线方向。
下面咱们通过“钢珠滚落”的实验视频验证咱们的猜想及理论推导是否正确。
学生:观看视频
总结:曲线运动速度方向沿曲线某一点的切线方向。
教师:所以在日常生活中我们可以看到这样的画
学生:砂轮打磨过程中砂轮边缘的火星是沿砂轮边沿的切线方向飞出;下雨天我们撑着伞将伞快速转动时,我们发现雨滴不再沿着伞的边沿竖直下落,而是沿着伞边沿的切线方向飞出去。
教师:(思考)我们知道曲线运动每时每刻的速度方向,那曲线运动是匀速运动还是变速运动呢?
学生:变速运动,速度是矢量,曲线运动中速度的方向是不断在变化的。
画一画:画一条物体做曲线运动的轨迹,在轨迹上任意取四个点,作出在这四个点时,物体运动的方向。
设计意图:类比直线运动中速度,从实验猜想、理论推导再到实验验证以及生活中的实际应用四个角度出发组织学生对曲线运动速度方向的探讨,强化学生对曲线运动时速度方向的认识,突出本节的重难点。
3.曲线运动的条件
思考:物体做曲线运动需要满足什么条件呢?
教师我们来看一个实验的视频,看看钢球在不同条件下是如何运动的
学生:(描述实验现象)钢珠在没有受到侧面磁铁的作用时做直线运动,受到侧面磁铁作用时,偏离原来直线的的运动轨迹,做曲线运动。
教师:咱们一起分析一下物体的运动情况
学生:画出钢球曲线运动轨迹上任意四点出的速度方向和大致的受力方向
教师:大家观察每一点处钢珠的受力方向和速度方向有什么特点?
学生:受力方向和速度方向都不在同一条直线上。
教师:由此我们可以得出结论,物体做曲线运动时需要满足的条件是物体所受合力与速度的方向不在同一条直线上。
教师:大家再观察各点的受力方向与钢珠运动轨迹之间有什么关系?
学生:力都指向轨迹弯曲的一侧。
设计意图:通过指导学生通过视屏观察实验现象,并对对曲线运动轨迹上任意几点速度方向及受力方向的分析得出曲线运动的条件,同时激发学生的兴趣,提高学生的实验能力和分析归纳的能力.
4.拓展
为什么 砂轮?
设计意图:通过动手实践强化学生对本节重点内容的理解掌握。
1.高中物理圆周运动优秀教案及教学设计精品
2.高中物理动量定理教案
3.2017年孕妇专用护肤品排行榜前十名
4.2017自强自立美德少年先进事迹材料
5.小学生运动会入场词
篇2:高中物理曲线运动教案
教学设计
教材分析
本章《曲线运动》是共同必修模块的第五章,它不仅要讨论曲线运动的规律,同时要用牛顿运动定律对有关曲线运动进行分析。因此说,本章实际上是运动学和动力学在曲线运动上的具体应用,是学生所学必修一知识的进一步拓展和延伸。同时本章曲线运动的相关基础知识也是下一章《万有引力与航天》,高二学生学习带电粒子在电场中的类平抛运动、带电粒子在磁场中的匀速圆周运动知识的基础。这些都是高考要考察的重点内容,所以本章也是高中阶段比较重要的一章。
2、学情分析
高一学生刚把必修一牛顿运动力学直线运动,学完,对于用牛顿运动力学处理直线运动应该没太大问题。但曲线运动还从未接触过,不过学生在现实生活中接触过许多曲线运动,根据他们的认知水平很容易接受什么是曲线运动。关键是曲线运动方向和做曲线运动的条件他们难以理解所以在教学中让学生列举各种生活实例及实验探究,让学生比较容易掌握这节内容。由于高一学生基本还保留了对直观现象的兴趣,所以我精心设计了接球小游戏,提高学生的学习兴趣。
设计教学流程图
二、教案
课题 曲线运动 授课时间 学生 高二 教目标
知识与技能 l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;
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 过程与方法 3体验曲线运动与直线运动的区别;
4体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化。 情感态度与价值观 5能领略曲线运动的奇妙与和谐,提高对科学的好奇心与求知欲;
6有参与科技活动的热情,将物理知识应用于生活和生产实践中。 教学重点 什么是曲线运动;物体做曲线运动的方向的确定;物体做曲线运动的条件。 教学难点 物体做曲线运动的条件。 教学方法 探究、讲授、讨论、练习教学用具及媒体应用 Ppt及多媒体演示
板书 教学过程 主要教学内容及教师活动 学生活动 设计意图
引入
新课 1让学生回顾直线运动及直线运动的条件
ppt展示几张曲线运动的图片
问题:
这几幅图中物体的运动轨迹有何特点? 回答:1轨迹是直线的运动
2物体所受的合力与速度在同一直线上
观察
回答:物体的运动轨迹是一条曲线。 为讲授新课打下铺垫
新课
讲解 一.曲线运动
1.概念: 轨迹是曲线的运动叫曲线运动。(板书)
思考:曲线运动与直线运动除了运动轨迹不同,还有什么区别?
直线运动物体速度的方向?
曲线运动物体速度的方向?
问题:
怎样确定做曲线运动的物 体在任意时刻的速度方向呢?
演示雨伞上水滴飞出的方向
发现:水滴飞出的方向就表示雨伞上和水滴接触处的质点的速度方向,该质点的瞬时速度方向沿切线方向
2.速度方向:(板书)
质点在某一点(或某一时刻)的瞬时速度方向沿曲线在这一点的切线方向。
3. 质点曲线运动中的速度方向是时刻在变,所以曲线运动是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动。
播放视频
得出结论:
二.物体做曲线运动的条件(板书)
当物体所受合力的方向跟它速度的方向不在同一条直线上时,物体做曲线运动
篇3:高中物理曲线运动教案
教学期望(目标):
一、知识与技能
1、知道曲线运动的概念。
2 、知道曲线运动中速度的方向是如何确定的,理解曲线运动是变速运动。
3、结合实例理解物体做曲线运动的条件。
二、过程与方法
1、通过视频,向学生展现与日常生活紧密联系的运动事例,引入了曲线运动的概念,激发学生学习的兴趣.
2、观察链球表演,学会分析物理现象,体验磨刀具时火花四溅,使学生的思维在结论得出之前经过大胆猜想,实验验证,最后归纳总结得出速度的方向.
3、开放性实验过程,让学生亲临科学探究的实验过程,在实践中提高学生的物理素养.
三、情感态度与价值观
1、感受到科学研究问题源于生活实践,获得的结论服务于生活实践,体会学以致用的感受。
2、培养学生科学探究能力及抽象思维能力.
重点:体验获得“曲线运动的速度方向是切线方向”的实验过程。
会标出曲线运动的速度方向。
归纳总结得出物体做曲线运动的条件。
难点:曲线运动的速度方向。
物体做曲线运动的条件。
教学设计即目标达成过程
教学过程 教学内容(教材、生活等
教学资源)重组 教学策略
(互动或讲述等) 预期
效果 导入 生活中两组运动实例
EMBED Unknown EMBED Unknown EMBED Unknown
从熟悉的生活入手,得出运动的普遍性和研究的必要性。
教师引导
学生观察
思考
物理知识来源生活,激发学生兴趣,调动内在学习动机。
探究1:曲线运动的速度
.1、观察与思考:链球出手前做什么运动?依靠什么飞出去?飞出去的速度方向具有什么特点?
SHAPE MERGEFORMAT 2、实验演示砂轮磨刀具,学生猜想曲线运动速度方向具有什么特点?
3、实验验证:物体做一般的曲线运动速度方向是否沿切线? SHAPE MERGEFORMAT
教师引导
学生思考、猜想、实验验证得出:
1.曲线运动中速度的方向是时刻改变的。
2.做曲线运动的小球在某一点的速度方向是在曲线的这一点的切线方向
由链球运动的展示,引导学生分析链球飞出靠惯性,为演示实验如何寻找某一时刻速度方向打开思路
探究2:曲线运动的性质
速度的变化包括速度大小变化、速度方向变化、速度大小方向同时变化
曲线运动的速度特点:速度方向一定变化
3、曲线运动一定是变速运动。
教师引导
学生讨论
理论探究,对曲线运动的认识进一步加深 探究3:曲线运动的条件
学生分组实验要求:1、利用你手中的实验器材(不一定全部用上),自行设计实验,能使小球分别做直线运动和曲线运动;
2、两人一组,共同合作;
3、设计出实验方案,并能够亲自操作;
篇4:高中物理曲线运动教案
三维教学目标
1、知识与技能
(l)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;
(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。
2、过程与方法
(1)体验曲线运动与直线运动的区别;
(2)体验曲线运动是变速运动及它的建度方向的变化。
3、情感、态度与价值观
(1)能领略曲线运动的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲;
(2)有参与科技活动的热情,将物理知识应用于生活和生产实践中。
教学重点:什么是曲线运动;物体做曲线运动的方向的确定;物体做曲线运动的条件。
教学难点:物体微曲线运动的条件。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教具准备:投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁。
教学过程:
第一节 曲线运动
(一)新课导入
前面我们学习过了各种直线运动,包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等。下面来看这个小实验,判断该物体的运动状态。
实验:(1)演示自由落体运动,该运动的特征是什么?(轨迹是直线)
(2)演示平抛运动,该运动的特征是什么?(轨迹是曲线)
这里我们看到一种我们前面没有学过的运动形式,它与我们前面学过的运动形式有本质的区别。前面我们学过的运动的轨迹都是直线,而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线,我们把这种运动称为曲线运动。
概念:轨迹是曲线的运动叫曲线运动。其实曲线运动是比直线运动普遍的运动情形,现在请大家举出一些生活中的曲线运动的例子?(微观世界里如电子绕原子核旋转;宏观世界里如天体运行;生活中如投标抢、掷铁饼、跳高、既远等均为曲线运动)
(二)新课教学
1、曲线运动速度的方向
在前面学习直线运动的时候我们已经知道了任何确定的直线运动都有确定的速度方向,这个方向与物体的运动方向相同,现在我们又学习了曲线运动,大家想一想我们该如何确定曲线运动的速度方向?在解决这个问题之前我们先来看几张图片(如图6.1—l、6.1—2)。
观察图中所描述的现象,你能不能说清楚,砂轮打磨下来的炽热的微粒。飞出去的链球,它们沿着什么方向运动?
射出的火星是砂乾与刀具磨擦出的微粒,由于惯性,以脱离砂轮时的速度沿切线方向飞出,切线方向即为火星飞出时的速度方向。对于链球也是同样的道理,它们也会沿着脱离点的切线方向飞出。
刚才的几个物体的运动轨迹都是圈,我们总结曲线运动的方向沿着切线方向,但对于一般的曲线运动是不是也是这样呢?下面我们来做个实验看一看,一般的曲线运动是什么情况。
(演示实验)
在匀变速运动中,速度大小发生变化,我们说这是变速运动,而在曲线运动中,速度方向时刻在改变,我们也说它是变速运动。
实际上这个过程我们可以这样来理解:速度是矢量+速度方向变化,速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动。
(2)物体做曲线运动的条件
演示实验:在刚才实验中,钢球的运动路径旁边放一块磁铁,重复刚才的实验操作,观察钢球在桌面上的运动情况?
(钢球傲曲线运动)
分析钢球在桌面上的受力情况?(钢球受竖直向下的重力,竖直向上的支持力,还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用,此外还受到磁铁的吸引力。)
引力的方向如何?(引力的方向随着钢球的运动不断改变,但总是不与运动方向在同一直线上。)
演示实验:把上次实验用的钢球改为同等大小的木球重复上次实验,观察木球运动情况?(木球做直线运动,速度不断减小。)
分析木球在桌面上的受力情况?(木球受竖直向下的重力、竖直向上的支持力,还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用,木球并不受到磁铁给它的吸引力。)
演示实验:随手抛出一个粉笔头,观察粉笔头的运动状态?(粉笔头做曲线运动)
结论:当物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动。
3、交流与讨论
(1)飞机扔炸弹,分析为什么炸弹做曲线运动?
(2)我们骑摩托车或自行车通过弯道时,我们侧身骑,为什么?
(3)盘山公路路面有何特点?火车铁轨在弯道有何特点?
4、小结:
(1)运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。
(2)曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上。
(3)当合外力F的方向与它的速度方向有一夹角时,物体做曲线运动。
板书设计:
5.1 曲线运动
1、曲线运动
定义:运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。
2、物体做曲线运动的条件
当物体所受的合力方向跟它的逮度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动。
3、曲线运动速度的方向
质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向。
4、曲线运动的性质
曲线运动过程中速度方向始终在变化,因此曲线运动是变速运动。
5.2平抛运动(2课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)在具体情景中,知道合运动、分运动分别是什么,知道其同时性和独立性;
(2)知道运动的合成与分解,理解运动的合成与分解遵循平行四边形定则;
(3)会用作图和计算的方法,求解位移和速度的合成与分解问题。
2、过程与方法
(1)通过对抛体运动的观察和思考,了解一个运动可以与几个不同的运动效果相同,体会等效替代的方法;
(2)通过观察和思考演示实验,知道运动独立性.学习化繁为筒的研究方法;
(3)掌握用平行四边形定则处理简单的矢量运算问题。
3、情感、态度与价值观
(1)通过观察,培养观察能力;
(2)通过讨论与交流,培养勇于表达的习惯和用科学语言严谨表达的能力。
教学重点
(1)明确一个复杂的运动可以等效为两个简单的运动的合成或等效分解为两个简单的运动;
(2)理解运动合成、分解的意义和方法。
教学难点:分运动和合运动的等时性和独立性;应用运动的合成和分解方法分析解决实际问题。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教学用具:演示红蜡烛运动的有关装置。
教学过程:
第二节平抛运动
(一)新课导入
上节课我们学习了曲线运动的定义,性质及物体做曲线运动的条件,先来回顾一下这几个问题:什么是曲线运动?(运动轨迹是曲线的运动是曲线运动。)
怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向?(质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。)
物体在什么情况下做曲线运动?(当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。)
通过上节课的学习,我们对曲线运动有了一个大致的认识,但我们还投有对曲线运动进行深入的研究,要研究曲线运动需要什么样的方法呢?这节课我们就来研究这个问题。
(二)新课教学
我们先来回想一下我们是怎样研究直线运动的,同学们可以从如何确定质点运动的位移来考虑。
可以沿着物体或质点运动的轨迹建立直线坐标系,通过物体或质点坐标的变化可以确定其位移,从而达到研究物体运动过程的目的。
下面我们就来探究一下怎样应用运动的合成与分解来研究曲线运动。
演示实验:如图6.2—l所示,在一端封闭、长约l m的玻璃管内注满清水,水中放一红蜡做的小圆柱体R,将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。(图甲)
将这个玻璃管倒置(图乙),蜡块R就沿玻璃管上,如果旁边放一个米尺,可以看到蜡块上升的速度大致不变,即蜡块做匀连直线运动。
再次将玻璃管上下颠倒,在蜡块上升的同时将玻璃管水平向右匀速移动,观察蜡块的运动。(图丙)
1、蜡块的位置
蜡块在两个方向上做的都是匀速直线运动,所以x、y可以通过匀速直线运动的位移公式x=vt获得,即:
x=vxt y=vyt
2、蜡块的运动轨迹
我们可以先从公式(1)中解出t
t=x/vx y=vy x/vx
现在我们对公式④进行数学分析,看看它究竟代表的是一条什么样的曲线呢?
由于蜡块在x、y两个方向上做的都是匀速直线运动,所以vy 、vx都是常量.所以vy /vx也是常量,可见公式④表示的是一条过原点的倾斜直线。
3、蜡块的位移
在坐标系中,线段OP的长度就代表了物体位移的大小。现在我找一位同学来计算一下这个长度。
因为坐标系中的曲线就代表了物体运动的轨迹,所以我们只要求出该直线与x轴的夹角θ就可以了。要求“我们只要求出它的正切就可以了。
tanθ==vy /vx
这样就可以求出θ,从而得知位移的方向。
4、交流与探究
现在我们探讨了蜡块在玻璃管中的运动,请大家考虑实际生活中我们遇到的哪些物体的运动过程与蜡块相似?典型事例:小船过河,
5、蜡块的速度
根据我们前面学过的速度的定义,物体在某过程中的速度等于该过程的位移除以发生这段位移所需要的时间,即前面我们已经求出了蜡块在任意时刻的位移的大小 所以我们可以直接计算蜡块的位移,直接套入速度公式我们可以得到什么样的速度表达式?带人公式可得:
分析这个公式我们可以得到什么样的结论?
vy /vx都是常量, 也是常量。也就是说蜡块的速度是不发生变化的,即蜡块做的是匀速运动。
我们就可以得出运动合成与分解的概念了:
由分运动求合运动的过程叫做运动的合成;
由合运动求分运动的过程叫做运动的分解。
思考与讨论
如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动,在与它垂直方向的分运动是匀加速直线运动。合运动的轨迹是什么样的?(参考提示:匀速运动的速度V1和匀速运动的初速度的合速度应如图6.2—3所示,而加速度a与v2同向,则a与v合必有夹角,因此轨迹为曲线。)
下面我们来看一个通过运动的合成与分解解决实际问题的例子。
课堂训练
(1)关于运动的合成,下列说法中正确的是…………………………………( )
A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大
B.两个匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动
C.两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动
D.两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等
(2)如果两个分运动的速度大小相等.且为定值,则以下说法中正确的是……( )
A.两个分运动夹角为零,合速度最大
B.两个分运动夹角为90°,合速度大小与分速度大小相等
C.合速度大小随分运动的夹角的增大而减小
D.两个分运动夹角大于120°,合速度的大小等于分速度
(3)小船在静水中的速度是v,今小船要渡过一河流,渡河时小船朝对岸垂直划行,若航行至中心时,水流速度突然增大,则渡河时间将………………………( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定
小结:这节课我们学习的主要内容是探究曲线运动的基本方法——运动的合成与分解。这种方法在应用过程中遵循平行四边形定则,在实际的解题过程中,通常选择实际看到的运动为合运动,其他的运动为分运动。
运动的合成与分解包括以下几方面的内容:速度的合成与分解;位移的合成与分解;加速度的合成与分解。
合运动与分运动之间还存在如下的特点:独立性原理:各个分运动之间相互独立,互不影响。等时性原理,合运动与分运动总是同时开始,同时结束,它们所经历的时间是相等的。
板书设计:
5.3实验:研究平抛运动(3课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g;
(2)掌握抛体运动的位置与速度的关系。
2、过程与方法
(1)掌握平抛运动的特点,能够运用平抛规律解决有关问题;
(2)通过例题分析再次体会平抛运动的规律。
3、情感、态度与价值观
(1)有参与实验总结规律的热情,从而能更方便地解决实际问题;
(2)通过实践,巩固自己所学的知识。
教学重点:分析归纳抛体运动的规律。
教学难点:应用数学知识分析归纳抛体运动的规律。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教具准备:平抛运动演示仪、自制投影片
教学过程:
第三节 实验:研究平抛运动
(一)新课导入
上一节我们已经通过实验探究出平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律,对平抛运动的特点有了感性认识。这一节我们将从理论上对抛体运动的规律作进一步分析,学习和体会在水平面上应用牛顿定律的方法,并通过应用此方法去分析没有感性认识的抛体运动的规律。
(二)新课教学
1、抛体的位置
我们以平抛运动为例来研究抛体运动所共同具有的性质。
首先我们来研究初速度为v的平抛运动的位置随时间变化的规律。用手把小球水平抛出,小球从离开手的瞬间(此时速度为v,方向水平)开始,做平抛运动,我们以小球离开手的位置为坐标原点,以水平抛出的方向为x轴的方向,竖直向下的方向为y轴的方向,建立坐标系,并从这一瞬间开始计时。
在抛出后的运动过程中,小球受力情况如何?(小球只受重力,重力的方向竖直向下,水平方向不受力。)
那么,小球在水平方向有加速度吗,它将怎样运动?(小球在水平方向没有加速度,水平方向的分速度将保持v不变,做匀速直线运动。)
那么,小球的运动就可以看成是水平和竖直两个方向上运动的合成。t时间内小球合位移是:
若设s与+x方向(即速度方向)的夹角为θ,如图6.4—1,则其正切值如何求?
2、抛体的速度
由于运动的等时性,那么大家能否根据前面的结论得到物体做平抛运动的时间?
这说明了什么问题?(这说明了平抛运动的水平位移不仅与初速度有关系,还与物体的下落高度有关)利用运动合成的知识,结合图6.4—2,求物体落地速度是多大?结论如何?
平抛运动常分解成水平方向和竖直方向的两个分运动来处理,由于竖直分运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以初速度为零的匀加速直线运动的公式和特点均可以在此应用。另外,有时候根据具体情况也可以将平抛运动沿其他方向分解。
3、斜抛运动
如果物体抛出时的速度不是沿水平方向,而是斜向上方或斜向下方的(这种情况称为斜抛),它的受力情况是什么样的?加速度又如何?(它的受力情况与平抛完全相同,即在水平方向仍不受力,加速度仍是0;在竖直方向仍只受重力,加速度仍为g)
实际上物体以初速度v沿斜向上或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动,如何表示?与平抛是否相同?(斜抛运动沿水平方向和竖直方向初速度与平抛不同,分别是vx=vcosθ和vy=sinθ)
由于物体运动过程中只受重力,所以水平方向速度vx=vcosθ保持不变,做匀速直线运动;而竖直方向上因受重力作用,有竖直向下的重力加速度J,同时有竖直向上的初速度vy=sinθ,因此做匀减速运动(是竖直上抛运动,当初速度向斜下方,竖直方向的分运动为竖直下抛运动),当速度减小到。时物体上升到最高点,此时物体由于还受到重力,所以仍有一个向下的加速度g,将开始做竖直向下的加速运动。因此,斜抛运动可以看成是水平方向速度为vx=vcosθ的匀速直线运动和竖直方向初速度为vy=sinθ的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动。
斜抛运动分斜上抛和斜下抛(由初速度方向确定)两种,下面以斜上抛运动为例讨论:
斜抛运动的特点是什么?(特点:加速度a=g,方向竖直向下,初速度方向与水平方向成一夹角θ斜向上,θ=90°时为竖直上抛或竖直下抛运动θ=0°时为平抛运动)
常见的处理方法:
第一、将斜上抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动,这样有由此可以得到哪些特点?
由此可得如下特点:a.斜向上运动的时间与斜向下运动的时间相等;b.从轨道最高点将斜抛运动分为前后两段具有对称性,如同一高度上的两点,速度大小相等,速度方向与水平线的夹角相同。
第二、将斜抛运动分解为沿初速度方向的斜向上的匀速直线运动和自由落体运动两个分运动,用矢量合成法则求解。
第三、将沿斜面和垂直斜面方向作为x、y轴,分别分解初速度和加速度后用运动学公式解题。
交流与讨论
对于斜抛运动我们只介绍下船上抛和斜下抛的研究方法,除了平抛、斜上抛、斜下抛外,抛体运动还包括竖直上抛和竖直下抛,请大家根据我们研究前面几种抛体运动的方法来研究一下竖直上抛和竖直下抛。
参考解答:对于这两种运动来说,它们都是直线运动,但这并不影响用运动的合成与分解的方法来研究它们。这个过程我们可以仿照第一节中我们介绍的匀加速运动的分解过程,对竖直上抛运动,设它的初速度为v0,那么它的速度就可以写成v= v0—gt的形式,位移写成x= v0t—g t2/2的形式。那这样我们就可以进行分解了。把速度写成v1= v0,v2=—gt的形式,把位移写成xl= v0t,x2= —g t2/2的形式,这样我们可以看到,竖直上抛运动被分解成了一个竖直向上的匀速直线运动和一个竖直向上的匀减速运动。对于竖直下抛运动可以采取同样的方法进行处理。
小结:
(1)具有水平速度的物体,只受重力作用时,形成平抛运动。
(2)平抛运动可分解为水平匀蓬运动和竖直自由落体运动.平抛位移等于水平位移和竖直位移的矢量和;平抛瞬时速度等于水平速度和竖直速度的矢量和。
(3)平抛运动是一种匀变速曲线运动。
(4)如果物体受到恒定合外力作用,并且合外力跟初速度垂直,形成类似平抛的匀变速曲线运动,只需把公式中的g换成a,其中a=F合/m.
说明:
(1)干抛运动是学生接触到的第一个曲线运动,弄清其成固是基础,水平初速度的获得是同题的关键,可归纳众两种;第一、物体被水平加速:水平抛出、水干射出、水平冲击等;第二、物体与原来水平运动的载体脱离,由于惯性而保持原来的水平速度。
(2)平抛运动的位移公式和速度公式中有三个含有时间t,应根据不同的已知条件来求时间。但应明确:平抛运动的时间完全由抛出点到落地点的竖直高度确定(在不高的范国内g恒定),与抛出的速度无关。
第四节 圆周运动(3课时)
三维教学目标
1、知识与技能
(1)认识匀速圆周运动的概念,理解线速度的概念,知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度;理解角速度和周期的概念,会用它们的公式进行计算;
(2)理解线速度、角速度、周期之间的关系:v=rω=2πr/T;
(3)理解匀速圆周运动是变速运动。
2、过程与方法
(1)运用极限法理解线速度的瞬时性.掌握运用圆周运动的特点如何去分析有关问题;
(2)体会有了线速度后.为什么还要引入角速度.运用数学知识推导角速度的单位。
3、情感、态度与价值观
(1)通过极限思想和数学知识的应用,体会学科知识间的联系,建立普遍联系的观点;
(2)体会应用知识的乐趣.激发学习的兴趣。
教学重点:线速度、角速度、周期的概念及引入的过程,掌握它们之间的联系。
教学难点:理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教具准备:多媒体教学课件;用细线拴住的小球;实物投影仪。
教学过程:
(一)新课导入
请同学观看两个物体所做的曲线运动,并请注意观察它们的运动特点:
第一个:老师用事先准备好的用细线拴住的小球,演示水平面内的圆周运动;
第二个:课件展示同学们熟悉的手表指针的走动.(它们的轨迹是一个圆)这就是我们今天要研究的圆周运动。
(二)新课教学
行驶中的汽车轮子,公园里的“大转轮”,自行车上的各个转动部分。日常生活和生产实践中做圆周运动的物体可以说是“举不胜举”。同学们所列举的这些做圆周运动物体上的质点,哪些运动得较慢?哪些运动得更快?我们应该如何比较它们运动的快慢呢?下面就请同学们对自行车上的各个转动部分,围绕课本 “思考与讨论”中提出的问题,前后每四人一组进行讨论。
交流与讨论
开始讨论时,学生之间有激烈的争论,各人考虑的出发点不一样,思考的角度不同。有人认为小齿轮、后轮上各点运动的快慢一样,因为它们是一起转动的;有人认为大齿轮、小齿轮各点运动的快慢一样,因为它们是用链条连在一起转动的,等等。这时需要老师的引导,你衡量快慢的标准是什么?你从哪个角度去进行比较的?
引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量——线速度的学习上来。
篇5:高中物理曲线运动教案
教学目标
一、教学目标:
1、知道平抛运动的定义及物体做平抛运动的条件。
2、理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。
3、掌握平抛运动的规律。
4、树立严谨,实事求是,理论联系实际的科学态度。
5、渗透物理学“建立理想化模型”、“化繁为简”“等效代替”等思想。
教学重难点
重点难点:
重点:平抛运动的规律。
难点:对平抛运动的两个分运动的理解。
教学过程
教学过程:
引入
通过柯受良飞越黄河精彩视频和生活中常见抛体运动的图片引入到抛体运动,在对抛体运动进行了解的基础上回忆以前学过的抛体运动;对抛体运动进行分类。由抛体运动引入平抛运动。
(一)知道什么样的运动是平抛运动?
1.定义:物体以一定的初速度水平方向上抛出,仅在重力作用下所做的运动,叫做平抛运动。
2.物体做平抛运动的条件
(1)有水平初速度,
(2)只受重力作用。
通过活动让学生理解平抛运动是一个理想化模型。
让学生体会研究问题时,要“抓住主要因素,忽略次要因素”的思想。
(二)实验探究平抛运动
问题1:平抛运动是怎样的运动?
问题2:怎样分解平抛运动?
探究一:平抛运动的水平分运动是什么样的运动?(学生演示,提醒注意观察实验现象)
【演示实验】同时释放两个相同小球,其中一个小球从高处做平抛运动,另一个小球从较低的地方同时开始做匀速直线运动。
现象:在初速度相同的情况下,两个小球都会撞在一起(学生回答)
结论:平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动(师生共同总结)
探究二:平抛运动的竖直分运动是什么样的运动?(分组探究,提醒:a小球是带有小孔的小球;b装置靠近水槽;c观察两小球落到水槽中的情况)
【分组实验】用小锤打击弹性金属片时,前方小球向水平方向飞出,做平抛运动,而同时后方小球被释放,做自由落体运动。
现象:两小球球同时落地。(学生回答)
结论:平抛运动的竖直分运动是自由落体运动(师生共同总结)
课后小结
小结
一、平抛运动
1、平抛运动的定义:将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,物体只在重
力作用下所做的运动
2、条件:有水平方向的初速度,只受重力的作用。
篇6:高中物理曲线运动的教案
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。
3、理解曲线运动是一种变速运动。
4、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上。
二、重点难点
重点:曲线运动中的速度方向和物体做曲线运动的条件。
难点:理解并掌握物体做曲线运动的条件。
三、教学方法
实验、讲解、归纳、推理
四、教学用具
多媒体设备、小钢球、条形磁铁
五、教学过程
(一)、引入新课:
【放录像】飞行的铁饼,导弹,卫星?
在实际生活中,曲线运动是普遍发生的。 曲线运动有什么特点?物体为什么会做曲线运动?本节课我们就来学习这些问题。
(二)、曲线运动的速度方向
1、提问:曲线运动与直线运动有什么区别?
――运动轨迹是曲线。
――速度方向时刻改变。
2、曲线运动的速度方向
【放录像】
(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;(见课件)
(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。
总结:曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点(或某一时刻)的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向。
(3)、推理:
a:速度是矢量,既有大小,又有方向。
b:只要速度的大小、方向中的一个或两个同时变化,就表示速度矢量发生了变化,也就是具有加速度。
C:曲线运动中速度的方向时刻在改变,所以曲线运动是变速运动。
过渡:那么物体在什么条件下才做曲线运动呢?
(三)、物体做曲线运动的条件
【演示实验】(投影仪显示)一个在水平面上做直线运动的钢珠,如果从旁边给它施加一个侧向力,它的运动方向就会改变,不断给钢珠施加侧向力,或者在钢珠运动的路线旁放一块磁铁,钢珠就偏离原来的方向而做曲线运动。
归纳得到:当运动物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动。
【讨论】 做曲线运动的物体,其加速度的方向跟它的速度方向是否一致?
对照物体做直线运动的条件:当物体所受的合外力方向跟它的速度方向在同一直线上时,物体做直线运动。
【看书】抛出的石子,飞行的人造卫星为什么做曲线运动?
用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件:
当合力的方向与物体的速度方向在同一直线上时,产生的加速度也在这条直线上,物体就做直线运动。
如果合力的方向跟速度方向不在同一条直线上,产生的加速度就和速度成一夹角,这时,合力就不但可以改变速度的大小,而且可以改变速度的方向,物体就做曲线运动。 课堂练习:课本P83练习一(1)、(4)两题学生讨论;(2)、(3)两题课堂练习,并点两名学生在黑板上写出结果。教师评讲。
(四)、巩固练习
物体在力F1、F2、F3的共同作用下做匀速直线运动,若突然撤去外力F1,则物体的运动情况是
A、必沿着F1的方向做匀加速直线运动
B、必沿着F1的方向做匀减速直线运动
C、不可能做匀速直线运动
D、可能做直线运动,也可能做曲线运动
【C、D】
(五)、课堂小结
1、运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。
2、曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线方向上。
3、当运动物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动。
六、课外作业
(略)
篇7:曲线运动的优秀教案
曲线运动的优秀教案
知识目标
1、知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上。
2、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上。
能力目标
培养学生观察实验和分析推理的能力。
情感目标
激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯。
教学建议
教材分析
本节教材主要有两个知识点:曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件。教材一开始提出曲线运动与直线运动的明显区别,引出曲线运动的速度方向问题,紧接着通过观察一些常见的现象,得到曲线运动中速度方向是时刻改变的,质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是曲线的这一点(或这一时刻)的切线方向。再结合矢量的特点,给出曲线运动是变速运动。关于物体做曲线运动的条件,教材从实验入手得到:当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动。再通过实例加以说明,最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析。教材的编排自然顺畅,适合学生由特殊到一般再到特殊的认知规律,感性知识和理性知识相互渗透,适合对学生进行探求物理知识的训练:创造情境,提出问题,探求规律,验证规律,解释规律,理解规律,自然顺畅,严密合理。本节教材的知识内容和能力因素,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善,是进一步学习的基础。
教法建议
“关于曲线运动的速度方向”的教学建议是:首先让学生明确曲线运动是普遍存在的,通过图片、动画,或让学生举例,接着提出问题,怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻速度的方向呢?可让学生先提出自己的看法,然后展示录像资料,让学生总结出结论。接着通过分析速度的矢量性及加速度的定义,得到曲线运动是变速运动。
“关于物体做曲线运动的条件”的教学建议是:可以按照教材的编排先做演示实验,引导学生提问题:物体做曲线运动的条件是什么?得到结论,再从力和运动的.关系角度加以解释。如果学生基础较好,也可以运用逻辑推理的方法,先从理论上分析,然后做实验加以验证。
教学设计方案
教学重点:曲线运动的速度方向;物体做曲线运动的条件
教学难点:物体做曲线运动的条件
一、曲线运动的速度方向:
(一)让学生举例:物体做曲线运动的一些实例
(二)展示图片资料1、上海南浦大桥 2、导弹做曲线运动 3、汽车做曲线运动
(三)展示录像资料:l、弯道上行驶的自行车
通过以上内容增强学生对曲线运动的感性认识,紧接着提出曲线运动的速度方向问题:
(四)让学生讨论或猜测,曲线运动的速度方向应该怎样?
(五)展示录像资料2:火星儿沿砂轮切线飞出 3:沾有水珠的自行车后轮原地 运转
(六)让学生总结出曲线运动的方向
(七)引导学生分析推理:速度是矢量→速度方向变化,速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动。
二、物体做曲线运动的条件:
[方案一]
(一)提出问题,引起思考:沿水平直线滚动的小球,若在它前进的方向或相反方向施加外力,小球的运动情况将如何?若在其侧向施加外力,运动情况将如何?
(二)演示实验;钢珠在磁铁作用下做曲线运动的情况,或钢珠沿水平直线运动之后飞离桌面的情况。
(三)请同学分析得出结论,并通过其它实例加以巩固。
(四)引导同学从力和运动的关系角度从理论上加以分析。
[方案二]
(一)由物体受到合外力方向与初速度共线时,物体做直线运动引入课题,教师提出问题请同学思考:如果合外力垂直于速度方向,速度的大小会发生改变吗?进而将问题展开,运用力的分解知识,引导学生认识力改变运动状态的两种特殊情况:
1、当力与速度共线时,力会改变速度的大小;
2、力与速度方向垂直时,力只会改变速度方向。
最后归结到:当力与初速度成角度时,物体只能做曲线运动,确定物体做哪一种运动的依据是合外力与初速度的关系。
(二)通过演示实验加以验证,通过举生活实例加以巩固:
展示课件三,人造卫星做曲线运动,让学生进一步认识曲线运动的相关知识。
篇8:高一物理《曲线运动》教案
高一物理《曲线运动》教案
教学目标
知识目标
1、知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上.
2、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上.
能力目标
培养学生观察实验和分析推理的能力.
情感目标
激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯.
教学建议
教材分析
本节教材主要有两个知识点:曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件.教材一开始提出曲线运动与直线运动的明显区别,引出曲线运动的速度方向问题,紧接着通过观察一些常见的现象,得到曲线运动中速度方向是时刻改变的,质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是曲线的这一点(或这一时刻)的切线方向.再结合矢量的特点,给出曲线运动是变速运动.关于物体做曲线运动的'条件,教材从实验入手得到:当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动.再通过实例加以说明,最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析.教材的编排自然顺畅,适合学生由特殊到一般再到特殊的认知规律,感性知识和理性知识相互渗透,适合对学生进行探求物理知识的训练:创造情境,提出问题,探求规律,验证规律,解释规律,理解规律,自然顺畅,严密合理.本节教材的知识内容和能力因素,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善,是进一步学习的基础.
教法建议
“关于曲线运动的速度方向”的教学建议是:首先让学生明确曲线运动是普遍存在的,通过图片、动画,或让学生举例,接着提出问题,怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻速度的方向呢?可让学生先提出自己的看法,然后展示录像资料,让学生总结出结论.接着通过分析速度的矢量性及加速度的定义,得到曲线运动是变速运动.
“关于物体做曲线运动的条件”的教学建议是:可以按照教材的编排先做演示实验,引导学生提问题:物体做曲线运动的条件是什么?得到结论,再从力和运动的关系角度加以解释.如果学生基础较好,也可以运用逻辑推理的方法,先从理论上分析,然后做实验加以验证.
教学设计方案
教学重点:曲线运动的速度方向;物体做曲线运动的条件
教学难点:物体做曲线运动的条件
主要教学过程设计:
一、曲线运动的速度方向:
(一)让学生举例:物体做曲线运动的一些实例
(二)展示图片资料1、上海南浦大桥 2、导弹做曲线运动 3、汽车做曲线运动
(三)展示录像资料:l、弯道上行驶的自行车
通过以上内容增强学生对曲线运动的感性认识,紧接着提出曲线运动的速度方向问题:
(四)让学生讨论或猜测,曲线运动的速度方向应该怎样?
(五)展示录像资料2:火星儿沿砂轮切线飞出 3:沾有水珠的自行车后轮原地 运转
(六)让学生总结出曲线运动的方向
(七)引导学生分析推理:速度是矢量→速度方向变化,速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动.
二、物体做曲线运动的条件:
[方案一]
(一)提出问题,引起思考:沿水平直线滚动的小球,若在它前进的方向或相反方向施加外力,小球的运动情况将如何?若在其侧向施加外力,运动情况将如何?
(二)演示实验;钢珠在磁铁作用下做曲线运动的情况,或钢珠沿水平直线运动之后飞离桌面的情况.
(三)请同学分析得出结论,并通过其它实例加以巩固.
(四)引导同学从力和运动的关系角度从理论上加以分析.
[方案二]
(一)由物体受到合外力方向与初速度共线时,物体做直线运动引入课题,教师提出问题请同学思考:如果合外力垂直于速度方向,速度的大小会发生改变吗?进而将问题展开,运用力的分解知识,引导学生认识力改变运动状态的两种特殊情况:
1、当力与速度共线时,力会改变速度的大小;
2、力与速度方向垂直时,力只会改变速度方向.
最后归结到:当力与初速度成角度时,物体只能做曲线运动,确定物体做哪一种运动的依据是合外力与初速度的关系.
(二)通过演示实验加以验证,通过举生活实例加以巩固:
展示课件三,人造卫星做曲线运动,让学生进一步认识曲线运动的相关知识.
课件2,抛出的手榴弹做曲线运动,加强认识.
探究活动
观察并思考,现实生活中物体做曲线运动的实例,并分析物体所受合外力的情况与各点速度的关系.
篇9:高中物理曲线运动教案
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。
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。
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
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。
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。
(在旋转的小陀螺边缘滴上墨滴,观察飞出的墨滴在纸上留下的痕迹)
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?
篇10:高中物理曲线运动教案
一、教材分析
本节教材主要有两个知识点:曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件.教材一开始比较曲线运动与直线运动,提出两者之间的明显区别,引出曲线运动的速度方向问题,紧接着通过观察一些常见的现象,得到曲线运动中速度方向是时刻改变的,且质点在某点的速度方向是曲线上该点的切线方向.再结合矢量的特点,给出曲线运动是变速运动。关于物体做曲线运动的条件,教材从实验入手得到,再通过实例加以说明,最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析。本节教材的知识内容和能力因素,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善,是进一步学习的基础.
二、教?学?目 标: (一、)知识与技能
?l.、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.
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.
(二、)过程与方法
?1.体验曲线运动与直线运动的区别.
?2.体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化.
(三、)情感、态度与价值观
?1.能领略曲线运动的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲.
?2.有参与科技活动的热情,将物理知识应用于生活和生产实践中.
?三、教学重点、难点:?
(一)教学重点
?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.
(二)教学难点
?物体做曲线运动的条件.
?四、教学方法:探究、讲授、讨论、练习
五、教?学手段:
教具准备:投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁.
?六、教学活动
[新课导入]
(展示问题)
师:前面我们学习过了各种直线运动,包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等.下面来看这个小实验,判断该物体的运动状态.
(演示实验)
(1)演示自由落体运动.
师:该运动的特征是什么?
生:轨迹是直线.
(2)演示平抛运动.
师:该运动的特征是什么?
生:轨迹是曲线.
师:这里我们看到一种我们前面没有学过的运动形式,它与我们前面学过的运动形式有本质的区别.前面我们学过的运动的轨迹都是直线,而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线,我们把这种运动称为曲线运动.
概念:轨迹是曲线的运动叫曲线运动.
师:其实曲线运动是比直线运动普遍的运动情形,现在请大家举出一些生活中的曲线运动的例子.
生:微观世界里如电子绕原子核旋转;
宏观世界里如天体运行;
生活中如投标抢、掷铁饼、跳高、跳远等均为曲线运动.
[新课教学]
(一)、曲线运动速度的方向
师:在前面学习直线运动的时候我们已经知道了任何确定的直线运动都有确定的速度方向,这个方向与物体的运动方向相同或相反,现在我们又学习了曲线运动,大家想一想我们该如何确定曲线运动的速度方向?在解决这个问题之前我们先来看几张图片(如图6.1—l、6.1—2).
?
师:观察图中所描述的现象,你能不能说清楚,砂轮打磨下来的炽热的微粒.飞出去的链球,它们沿着什么方向运动?
生:擦出的火星是砂轮与刀具磨擦出的微粒,由于惯性,以脱离砂轮时的速度沿切线方向飞出,切线方向即为火星飞出时的速度方向.对于链球也是同样的道理,它们也会沿着脱离点的切线方向飞出.
师:刚才的几个物体的运动轨迹都是圆,我们总结曲线运动的方向沿着切线方向,但对于一般的曲线运动是不是也是这样呢?下面我们来做个实验看一看,一般的曲线运动是什么情况.
(演示实验)
如图6.1—3所示.水平桌面上摆一条曲线轨道,它是由几段稍短的轨道组合而成的.钢球由轨道的一端滚入(通过压缩弹簧射人或通过一个斜面滚入),在轨道的束缚下钢球做曲线运动.在轨道的下面放一张白纸,蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动的轨迹,它记录了钢球在A点的运动方向.拿去一段轨道.钢球的轨道出口改在图中B点且同样的方法可以记录钢球在轨道B点的运动方向.观察一下,白纸上的墨迹与轨道(曲线)有什么关系?
生:墨迹与轨道只有一个交点,说明了墨迹所在的直线为轨道所在曲线在该点的切线,也就是说质点在某一点(或某一时刻)的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向.
师:很好.通过这个实验我们总结出了确定做曲线运动的物体在任意一点的速度方向。
明确了曲线运动的方向之后,我们来考虑这样一个问题:在运动过程中,曲线运动的速度和直线运动的速度最大的区别是什么?
生:在运动的过程中,直线运动的速度方向不发生变化,而曲线运动速度方向时刻在变.
师:很好.那我们由速度的性质知,速度是矢量,既有大小又有方向.在匀变速运动中,速度大小发生变化,我们说这是变速运动.而在曲线运动中.速度方向时刻在改变,我们也说它是变速运动.
实际上这个过程我们可以这样来理解:速度是矢量→速度方向变化→速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动.
下面我们来看几个题目.
[课堂训练]
l.关于曲线运动,下列说法正确的是…………………………………( )
A.曲线运动一定是变速运动
B.曲线运动速度的方向不断地变化。但速度的大小可以不变
C.曲线运动的速度方向可能不变
D.曲线运动的速度大小和方向一定同时改变
2.对曲线运动中的速度的方向,下列说法正确的是…………………( )
A.在曲线运动中,质点在任一位置的速度方向总是与这点的切线方向相同
B.在曲线运动中,质点的速度方向有时也不一定是沿着轨迹的切线方向
C.旋转雨伞时.伞面上的水滴由内向外做螺旋运动,故水滴速度方向不是沿其切线方向的
D.旋转雨伞时,伞面上的水滴由内向外做螺旋运动,水滴速度方向总是沿其轨道的切线方向
参考答案
1.A
解析:对于曲线运动来说,在运动的过程中,物体速度方向始终在变化,所以曲线运动一定是变速运动.在这个过程中.物体速度的大小是否发生变化,并不影响曲线运动是变速运动.因此,速度大小可能变化,也可能不变.所以本题应该选择A
2.AD
篇11:高一物理曲线运动教案
知识目标
1、知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上.
2、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上.
能力目标
培养学生观察实验和分析推理的能力.
情感目标
激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯.
篇12:高一物理曲线运动教案
教材分析
本节教材主要有两个知识点:曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件.教材一开始提出曲线运动与直线运动的明显区别,引出曲线运动的速度方向问题,紧接着通过观察一些常见的现象,得到曲线运动中速度方向是时刻改变的,质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是曲线的这一点(或这一时刻)的切线方向.再结合矢量的特点,给出曲线运动是变速运动.关于物体做曲线运动的条件,教材从实验入手得到:当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动.再通过实例加以说明,最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析.教材的编排自然顺畅,适合学生由特殊到一般再到特殊的认知规律,感性知识和理性知识相互渗透,适合对学生进行探求物理知识的训练:创造情境,提出问题,探求规律,验证规律,解释规律,理解规律,自然顺畅,严密合理.本节教材的知识内容和能力因素,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善,是进一步学习的基础.
教法建议
“关于曲线运动的速度方向”的教学建议是:首先让学生明确曲线运动是普遍存在的,通过图片、动画,或让学生举例,接着提出问题,怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻速度的方向呢?可让学生先提出自己的看法,然后展示录像资料,让学生总结出结论.接着通过分析速度的矢量性及加速度的定义,得到曲线运动是变速运动.
“关于物体做曲线运动的条件”的教学建议是:可以按照教材的编排先做演示实验,引导学生提问题:物体做曲线运动的条件是什么?得到结论,再从力和运动的关系角度加以解释.如果学生基础较好,也可以运用逻辑推理的方法,先从理论上分析,然后做实验加以验证.
篇13:高一物理曲线运动教案
一、曲线运动的速度方向:
(一)让学生举例:物体做曲线运动的一些实例
(二)展示图片资料1、上海南浦大桥 2、导弹做曲线运动 3、汽车做曲线运动
(三)展示录像资料:l、弯道上行驶的自行车
通过以上内容增强学生对曲线运动的感性认识,紧接着提出曲线运动的速度方向问题:
(四)让学生讨论或猜测,曲线运动的速度方向应该怎样?
(五)展示录像资料2:火星儿沿砂轮切线飞出 3:沾有水珠的自行车后轮原地 运转
(六)让学生总结出曲线运动的方向
(七)引导学生分析推理:速度是矢量→速度方向变化,速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动.
二、物体做曲线运动的条件:
[方案一]
(一)提出问题,引起思考:沿水平直线滚动的小球,若在它前进的方向或相反方向施加外力,小球的运动情况将如何?若在其侧向施加外力,运动情况将如何?
(二)演示实验;钢珠在磁铁作用下做曲线运动的情况,或钢珠沿水平直线运动之后飞离桌面的情况.
(三)请同学分析得出结论,并通过其它实例加以巩固.
(四)引导同学从力和运动的关系角度从理论上加以分析.
[方案二]
(一)由物体受到合外力方向与初速度共线时,物体做直线运动引入课题,教师提出问题请同学思考:如果合外力垂直于速度方向,速度的大小会发生改变吗?进而将问题展开,运用力的分解知识,引导学生认识力改变运动状态的两种特殊情况:
1、当力与速度共线时,力会改变速度的大小;
2、力与速度方向垂直时,力只会改变速度方向.
最后归结到:当力与初速度成角度时,物体只能做曲线运动,确定物体做哪一种运动的依据是合外力与初速度的关系.
(二)通过演示实验加以验证,通过举生活实例加以巩固:
展示课件三,人造卫星做曲线运动,让学生进一步认识曲线运动的相关知识.
课件2,抛出的手榴弹做曲线运动,加强认识.