《曲线运动》教学设计
一、基本说明
教学内容
（1）所用教材：人民教育出版社——普通高中课程标准实验教科书
（2）模块：必修二
（3）所属章节：第五章第一节《曲线运动》
二、教学设计
教材地位：本节是学习完牛顿运动定律，研究了直线运动后，转入研究的一个新的运动类型，首先让学生对曲线运动有个感性的认识，知道曲线运动就是轨迹是运动轨迹曲线的运动，然后在对曲线运动的特点有一个初步认识。尤其是认识曲线运动速度的方向和物体做曲线运动的条件，对后面几节的学习以至动力学的理解都有着至关重要的作用。
教材内容：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．
设计思路
“关于曲线运动的速度方向”的设计思路是：
过程１（视频演示）：列举砂轮上飞出的炽热微粒、旋转陀螺上甩出的墨水等圆周运动物体实例，说明做曲线运动的物体在不同时刻的速度具有不同的方向。由圆周运动情况猜想到曲线运动的速度方向可能沿切线方向。
过程２（实验演示）用一个具有普遍意义的任意曲线轨道进行实验，小球在脱离轨道后，沿切线方向运动。
过程３（理论分析）过曲线上Ａ、Ｂ两点作割线，当Ｂ点非常靠近Ａ点时，割线便成了过Ａ点的切线
过程４（归纳概括）形成结论：做曲线运动的质点在某一点的速度，沿切线在这一点的切线方向。
“关于物体做曲线运动的条件”的设计思路是：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．
教学目标
知识与技能：
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．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．
过程与方法：
1．体验曲线运动速度方向的探究过程，领会过程中的分析方法．
2．体验物体做曲线运动的条件．
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、难点
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．
难点：
1理解曲线运动是变速运动．
2物体微曲线运动的条件
教学用具
任意弯曲轨道（可拼接），小钢球（鼠标球），墨水，条形磁铁，斜面轨道，实物投影仪，多媒体电脑，自制课件等。
课时安排
１课时
三、教学过程描述
导入新课：
生活中有很多种运动形式，我们已经和匀速直线运动和匀变速直线运动打过交道，它们的特征是运动的方向不发生改变，运动的轨迹是一条直线。
我们来比较一下这两种情形
1、自由释放一粉笔头；
2、平抛出一粉笔头
两种运动情况有什么不同呢？（前者是直线运动，后者是曲线运动）
大家能不能举出其它的曲线运动的例子？
（学生讨论、交流）
教师小结：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。
研究曲线运动的特点，研究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。
首先，我们来看几种现象……
进入新课：
（一）、曲线运动的方向
1、两个视频演示
（1）演示在旋转的砂轮上磨刀具。
观察并思考问题：磨出的炙热微粒将如何运动？从不同的位置磨出的炙热微粒飞出的方向是否相同？
（2）在旋转的陀螺上滴上墨水，墨水被飞速甩出。
观察并思考：墨水甩出时的方向是怎样的？从不同的位置甩出的方向是否相同？
（学生讨论、交流）
教师小结：做曲线运动的物体在不同时刻的速度具有不同的方向。
如何确定铁屑和墨水飞出时的运动方向呢？
2、实验演示：（如右图）小钢球沿任意弯曲的轨道运动，从不同的出口离开轨道后在白纸上留下的运动痕迹。
观察并思考问题：钢球离开轨道时的速度方向与轨道（曲线）有什么关系？
3、理论分析：
思考并讨论：
（1）在直线运动中如何确定某点的瞬时速度？
分析：如要求直线上的某处A点的瞬时速度，可在离A不远处取一B点，求AB的平均速度来近似表示A点的瞬时速度，如果时间取得更短，这种近似更精确，如时间趋近于零，那么AB间的平均速度即为A点的瞬时速度。
（2）在曲线运动中如何求某点的瞬时速度？
分析：用与直线运动相同的思维方法来解决。
先求AB的平均速度：由可知，的方向与的方向一致，当越小，越接近于A点的瞬时速度。当à0时，当B点非常非常接近A点时，AB割线即为切线，A点的瞬时速度为该点的切线方向。可见，曲线运动速度的方向为质点在该处的切线方向，且方向是时刻改变的。（速度的变化包含哪几层含义？）因此，曲线运动是变速运动。
４、结论：
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）的速度方向在曲线的这一点的切线方向上。曲线运动是变速运动。
【思考与体验】1、画出质点沿曲线从左向右运动时,在A、B、C三点的速度方向。
【思考与体验】2、下图为一辆未安装好的自行车，请画出前、后轮上各点在正常行驶时，相对于骑车人的速度方向，并为该自行车设计安装挡泥板。
（可展示自行车实物，由学生设计方案教师点评）
（二）、物体做曲线运动的条件
为什么有些物体做直线运动，有些物体做曲线运动呢?下面我们通过实验来研究……
1、实验探究：（有条件的学校可以安排分组实验）。
（1）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．
师：钢球运动情况如何？
（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．
（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：合力的方向如何?
（重力和支持力二力平衡，合力就是摩擦力，方向与运动方向在同一直线上，但与运动方向相反）
（2）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．
师：钢球运动情况如何？
（钢球做曲线运动）
师：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，这二力平衡。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：合力的方向如何？
（合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）
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的力的作用，做的是直线运动。
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；
由此我们可以得出什么样的情况下物体会做曲线运动?
（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）
2、物体做曲线运动的条件
提问：那我们该如何总结物体做曲线运动的条件?
（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、结论：做曲线运动的条件是：
（1）要有初速度
（2）要有合外力
（3）初速度与合外力有一个角度
强调总结：当物体所受的合力的方向与它的速度方向在同一直线时，物体做直线运动；当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动
【思考拓展】
观察抛出石子的运动和人造地球卫星绕地球的运动，思考下列问题：
1、做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向与其所受合外力方向三者位置关系如何？
物体运动轨迹夹在速度方向和合外力方向之间
2、做曲线运动的物体运动轨迹弯曲方向与其所受合外力方向有什么关系呢？
做曲线运动的物体所受合外力必指向运动轨迹凹的一侧
【思考与体验】3、如图,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B,这时突然使它所受力反向（大小不变），则物体以后的运动情况：
（A）
A.能沿曲线Ba运动
B.能沿直线Bb运动
C.能沿曲线Bc运动
D.能沿原曲线由B返回A
【思考与体验】4、按照教材P3
“做一做”栏目中的描述，自制一只“飞镖”，体会曲线运动的速度方向与轨迹曲线的关系。观察飞镖插入泥土时的入射角。但一定要注意安全。
【小结】
1.曲线运动是一种轨迹为曲线的运动.轨迹是曲线
运动方向时刻在改变
变速运动,一定具有加速度,合外力不为零
2.曲线运动的特点:
3.做曲线运动的物体在某点速度方向是曲线在该点的切线方向
4.曲线运动的条件:运动物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上
四、教学反思
1、在探究“曲线运动中速度的方向”中，教师并不是从几个有限的实验事实出发，就急于给出关于曲线运动速度方向的定论，而是引导学生运用已学的知识，尝试更一般性的推理论证。这样既可以训练学生的逻辑思维能力，也有助于培养严谨求实的科学态度。
2、围绕“物体做曲线运动的条件”这个问题，教师不要一味讲授，而是组织学生开展探究活动，鼓励和引导他们主动参与猜想假设方案设计，实验操作，观察分析等活动，最终得到了预期的结论。学生不仅加深了对知识的理解，也从中获得了成功的体验。
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