曲线运动教案

曲线运动 人教版物理必修二第一章第二节 授课时间:40分钟 授课对象高一年级学生 【教材分析】 本节课是整章教学的知识基础。学生已经学习过直线运动，学习曲线运动时要了解它与直线运动的显著区别:速度的方向在变化。要研究曲线运动，首先要明确由于位移矢量的方向不断变化，需要采用平面直角坐标系，用位移在坐标轴方向的分矢量来代表它。其次，必须解决曲线运动速度方向的确定问题，认识曲线运动的性质以及物体做曲线运动的条件。课本中的叙述顺序是通过观察和实验，知道什么事曲线运动;在知道确定速度方向的方法，得出曲线运动是变速运动的结论;理解物体做曲线运动的条件。最后，通过分析蜡块运动的实例，让学生体会描述物体在平面中的运动的方法。 【学生情况分析】 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。所以在教学中，首先让学生要建立物体做曲线运动的图景。教材中所示的曲线运动的图景，生活中有很多，让学生们去观察，去体验。 【目标】 一、知识与技能 1. 知道曲线运动是一种变速运动，知道曲线运动的位移和瞬时速度的方向，能在曲线的 轨迹图上画出各点的速度方向。 2. 知道物体做曲线运动的条件。能运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。 二、过程与方法 1. 经历蜡块运动的探究过程，体会研究平面运动的方法。 2. 尝试用数学几何原理在物理研究中应用。 三、情感态度与价值观 1.通过实验归纳做曲线运动的条件，体验学习物理的兴趣。 2.关注生活现象，领略曲线运动知识与日常生活的紧密联系。 【教学重点难点】 重点: 1. 物体做曲线运动方向的判定 2. 物体做曲线运动的条件 难点: 1. 理解曲线运动一定是变速运动 2. 会根据物体做曲线运动的条件分析具体问题。 【教学过程】 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 同学们，在前面几章的学习中，我们主要学的是有关直线运动的知识，认真听老师 知道了直线运动过程物体的位移、速度、加速度、受力情况等物理量的的讲述 性质和所遵循的一些规律。 但在实际生活中直线运动比较少见，比如说人走路的时候，很难说举出生活中 沿着一条直线走到底，一般我们走过的轨迹都是弯弯曲曲的，同样骑车常见的曲线 的时候也是一样的，我们打篮球，踢足球的时候，当球离开人的时候，运动的物体 它的运动轨迹也是弯曲的，我们把这种物体运动轨迹为曲线的运动称为 曲线运动。这节课我们就来学习有关曲线运动的规律。 思考曲线运 在研究物体直线运动时，我们研究了物体的位移、速度、加速度，动位移的特 同样的我们先来研究曲线运动物体位移有什么样的特点, 点，做好进入 新课的准备 进行新课 我们知道位移是一个矢量，有大小有方向，它的方向总是从运 动的初位置指向末位置的，那在这个曲线运动中，大家看一下，当回答:方向发 位移大小不同时，它的方向是怎么样的? 生了变化 我们可以通过建立一个平面直角坐标系来看看位移的情况，过 去建立平面直角坐标系时总使y轴的方向朝上，其实朝下也是可以 曲的，但这时候要注意，处于x轴下方的点的纵坐标不是负值而是正 线值。一般设运动的初始位置为原点，那么当物体运动到任一点时， 运它的位移就是一条直线，方向从原点指向这一点，根据矢量的合成了解平面直动分解，可以把位移分解到x轴和y轴上，这两个方向是确定的，所角坐标系的的以可以通过两个分矢量的坐标来确定这一点的坐标，用这两个量来表示位移的位表示物体做曲线运动的位移，可以很简单方便的表示位移的大小和原理方法 移 方向。 对于直线运动来说可以分为匀速直线和变速直线运动两种，那 曲线运动是不是也可以分为匀速和变速两种呢,下面我们来讨论思考曲线运 一下曲线运动的的速度又有什么样的特点, 动的速度特 曲 我们假设有一辆汽车要过一座拱桥，如图(板)，那么汽车从点 线桥的一边运动到另外一边的运动轨迹是曲线的，整个过程是一个曲 运线运动，那么车可以在整个过程保持车速不变过桥，是不是就说明 动这个时候汽车做的就是匀速曲线运动呢, 的 在这里大家要注意一个问题，速度是一个矢量，有大小也有方 速向，汽车行驶过程中车速不变，仅仅表示的是速度的大小不变，可 度 是方向呢，有没有变,是怎么变的, 思考汽车速 以上桥点和下桥点为例，运动的方向一个上一个下，所以方向度方向的变一定发生了变化，而且在不同时刻速度的方向都是不一样的，那应化情况 该怎么来确定它运动过程 的方向呢,汽车行驶过程总是沿着它正前方，可以看到，任意一点，沿汽车正方向的这条线，类似于我们知道速度的数学上学过的切线，再用一个箭头表示运动的方向，也就是汽车的方向沿质点 速度方向，所以可以说，对于做曲线运动的物体在某一点的速度方的切线方向 向，是沿曲线在这一点的切线方向。 同时，对于汽车来说它的速度方向时刻变化，说明它做的是变速运动，所以无论什么情况，曲线运动都是变速运动，而不可能是知道曲线运匀速的。 动是变速运 动 由于速度是个矢量，根据数学上矢量的合成与分解法则，同样了解数学方的也可以对速度进行分解，一般来说，为了方便我们计算研究，总法在物理研是把它分解到两个相互垂直的方向上，例如对前面的一段曲线上的究上的应用 某一点的速度进行分解，一个与x轴方向平行，我们记这个分速度为Vx，与Y轴平行的分速度记为Vy,假设V和Vx夹角为，那么, 运根据锐角三角函数的定义，两个分速度可以表示为: ,vcos,学会速度的vx动合成分解法的,vsin, ， 则 vy合 成课本中有一个蜡块运动的演示实验，在一个注满清水的玻璃管 与中放一个小圆柱体，当封闭的玻璃管倒置后蜡块就会匀速上升 ，同时搪玻璃管匀速向右运动，这个时候实际上蜡块的运动轨迹是怎分体验蜡块运 解 么样的呢，是直线的还是曲线的呢, 动实验中所 与力的合成与分解相类似，我们既然能把速度进行合成，同样运用的运动的也能够把分速度进行合成，只是这个时候要注意一点，物体的实的合成与分际运动一定为合运动，实际运动的速度为合速度。 解原理，掌握 则对于蜡块，用分速度表示位置关系可表示为: 其与力的合 成与分解的y,t x,tvvyx区别 根据勾股定理，和速度与分速度的关系可表示为 22 v,，vvxy 懂得如何表 示分速度和根据三角函数关系，角的正切值 , 合速度之间 vy的关系以及 tan,,其夹角之间vx的关系 vy蜡块运动的轨迹 y,x vx 所以蜡块的运动轨迹是直线 ，可既然曲线运动是一种变速运动，根据加速度的定义:物 体以知道曲线运动具有一定的加速度，根据牛顿第二定律，可做 曲以知道受力不为零，这个时候就出现一个问题了，物体受力的作用线为什么不是做变速直线运动而是做曲线的呢，到底需要具备什么样运的条件才能做曲线运动呢,我们来看一个小实验。假如有一个小钢动球在玻璃板上做匀速直线运动，给你一块磁铁，怎么做可以让小钢把磁铁放在的球做加速直线运动或者做减速直线运动呢, 钢球运动的条那如果不是放在钢球运动的线路的前方或者后方，而是放在侧正前方和正件 边，会出现什么样的情况, 后方， 根据前面所学的运动的合成与分解，我们先把初速度给忽略掉， 那么小钢球应该是沿着这时候与磁铁之间的连线方向做加速直线， 那跟初速度进行合成，可以知道和速度的大小和方向都是在不断发 生变化的，所以不可能再是做直线运动，应该是曲线运动， 大家可以总结一下刚刚的讨论，曲线运动需要什么条件 , 外力不为零、 不错，由上面的讨论也可以知道，曲线运动的运动轨迹总是夹初速度不为 在手里和速度方向之间，当初速度方向确定，受力方向也确定，则零、外力与初 速度的方向是从初速度的方向逐渐偏向合外力的方向，从而形成了速度方向不 一条曲线的轨迹，但是要注意，合力方向最后一定不可能和和速度共线 的方向一致，否则的话物体将会变成直线运动了 练习巩固 例题:1起飞时以300Km/h的速度斜向上飞飞行方向与水平面的夹角思考例题，仔为30度，求水平方向的分速度Vx和竖直方向的分速度Vy 细听老师的 讲解 2如下图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从 A运动到B点，这时突然使它所受的力反向而保持 大小不变，则在此力作用下，物体以后的运动轨迹 是图中3条虚线中的 课堂小结 ?5.1 曲线运动 及板书 一、 定义:运动轨迹是曲线的 二(曲线运动的位移:建立平面直角坐标系 三、曲线运动的速度 1. 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:变速运动 四、物体做曲线运动的条件: 1.合力方向与速度方向不在同一直线 2特点:运动轨迹夹在合力与速度方向之间