新教材物理人教版 必修第二冊教案《5曲線運動》

第五章拋體運動《第1節(jié)曲線運動》教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)：1．認識曲線運動，知道曲線運動的定義。2．能夠判斷出曲線運動的速度方向。3．理解物體做曲線運動的條件。4．能夠運用牛頓運動定律，分析討論物體做曲線運動的情況。重點：曲線運動中瞬時速度的方向和物體做曲線運動的條件。難點：曲線運動的方向和物體做曲線運動的條件的理解。教師要求：教學(xué)課件、磁鐵、鋼球、白紙學(xué)生要求：課前預(yù)習(xí)本節(jié)課程一、導(dǎo)入新課前面我們研究了直線運動，下面請同學(xué)們思考兩個問題：①什么是直線運動？②物體做直線運動的條件是什么？在實際生活中，普遍發(fā)生的是曲線運動。運動員擲出的鉛球、發(fā)射出的導(dǎo)彈、汽車拐彎等是曲線運動，火星、地球、月球等天體的運動也都是曲線運動。從現(xiàn)在開始，我們研究質(zhì)點沿曲線運動時所遵循的規(guī)律。這一節(jié)的任務(wù)是找出描述曲線運動的方法，下一節(jié)將根據(jù)牛頓運動定律得出質(zhì)點做曲線運動的規(guī)律。這個思路與研究直線運動是一樣的。那么什么是曲線運動呢？從本節(jié)課開始我們就來學(xué)習(xí)這個問題。【教師活動】課件展示各種曲線運動?！窘處煛客瑢W(xué)們想一下這些運動有什么特點？【學(xué)生】它們的運動軌跡都是曲線?！窘處煛窟@是一種我們前面沒有學(xué)過的運動形式，它與我們前面學(xué)過的運動形式有本質(zhì)的區(qū)別。前面我們學(xué)過的運動軌跡都是直線，而現(xiàn)在我們看到的這種運動的軌跡是曲線，我們把這種運動稱為曲線運動。二、新課教學(xué)（一）曲線運動的速度方向【教師】在前面學(xué)習(xí)直線運動的時候我們已經(jīng)知道了任何確定的直線運動都有確定的速度方向，這個方向與物體的運動方向相同，現(xiàn)在我們又學(xué)習(xí)了曲線運動，大家想一想我們該如何確定曲線運動的速度方向？【教師】觀察教材中的兩幅圖描繪的現(xiàn)象，討論下砂輪打磨下來的熾熱微粒、飛出去的鏈球，他們是沿著什么方向運動的？【學(xué)生】砂輪與器具摩擦出的微粒由于慣性，以脫離砂輪時的切線速度方向飛出，切線方向就是火花的速度方向；鏈球也是同樣的道理，鏈球速度方向與運動員松手時的切線方向相同?！窘處煛窟\動員擲鏈球時，鏈球在運動員的牽引下做曲線運動，一旦運動員放手，鏈球即刻飛出。放手的時刻不同，鏈球飛出的方向也不一樣，可見做曲線運動的物體，不同時刻的速度具有不同的方向。所以，在研究曲線運動的速度時，我們首先考慮怎樣確定物體在某一時刻的速度方向。剛才說的幾個物體的運動軌跡都是圓，我們總結(jié)曲線運動的方向沿著切線方向，但對于一般的曲線運動是不是也符合這個規(guī)律呢？下面我們來做一個實驗，看看一般的曲線運動是什么情況。【教師活動】演示一般曲線運動中的速度方向如圖所示，水平桌面上擺一條曲線軌道，它是由幾段稍短的軌道組合而成的。鋼球由軌道的一端滾入（通過壓縮彈簧射入或通過一個斜面滾入），在軌道的束縛下做曲線運動。在軌道的下面放一張白紙，蘸有墨水的鋼球從出口A離開軌道后在白紙上留下一條運動的痕跡，它記錄了鋼球在A點的運動方向。撤去一段軌道，鋼球的軌道出口改在圖中B點。同樣的方法可以記錄鋼球在軌道B點的運動方向。白紙上的墨跡與軌道（曲線）有什么關(guān)系？生：墨跡與軌道只有一個交點，說明墨跡所在的直線為軌道所在曲線在該點的切線，也就是說質(zhì)點在某一點（或某一時刻）的速度方向是在曲線的這一點的切線方向?！窘處煛吭谟懻撉€運動的速度方向時要明確一個數(shù)學(xué)概念：曲線的切線，初中數(shù)學(xué)我們已經(jīng)知道圓的切線，對于其他曲線，切線指的是什么？【學(xué)生】過曲線上的兩點作直線，比如過A、B兩點作直線，設(shè)想B點逐漸向A點移動，當(dāng)B點非常接近A點時，這條直線就叫做曲線在A點的切線?！窘處煛窟@個同學(xué)說的過曲線上的A、B兩點作的這條直線叫做曲線的割線。通過我們前面的討論學(xué)習(xí)，我們可以得出曲線運動的瞬時速度方向：質(zhì)點在某一點（或某一時刻）的速度的方向，沿曲線在這一點的切線方向?！窘處煛吭谶@里我們值得注意的一個問題是：曲線運動是變速運動嗎？有一些曲線運動的速度大小是恒定不變的，這種曲線運動是勻速運動嗎？【學(xué)生】速度是矢量，既有大小又有方向。曲線運動中的速度方向一直在變化，所以曲線運動是變速運動，即使速度大小恒定，只要速度方向改變，曲線運動就是變速運動。（二）物體做曲線運動的條件【教師】牛頓第一定律告訴我們，如果物體不受力，那么將做什么運動？【學(xué)生】靜止或勻速直線運動?！窘處煛课覀儎偛艑W(xué)習(xí)的曲線運動在什么情況下才能發(fā)生呢？下面我們就通過實驗來研究一下：一個鋼球在水平面上做直線運動。從不同方向給它施加力，例如在鋼球運動路線的正前方或旁邊放一塊磁鐵，觀察鋼球的運動?！緦W(xué)生】當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一個直線上時，物體做曲線運動?！窘處煛课覀儊斫Y(jié)合受力分析一下物體為什么做曲線運動。當(dāng)物體做勻速直線運動時，F(xiàn)合=0；當(dāng)物體做加速直線運動時，合力產(chǎn)生的加速度與速度同向；當(dāng)物體做減速直線運動時，合力產(chǎn)生的加速度與速度反向；所以當(dāng)合力產(chǎn)生的加速度與速度方向在同一直線上時，物體做直線運動。如果合力方向與速度方向不在同一直線上，而成一定角度時，可將力正交分解為兩個力，由此產(chǎn)生的加速度既可以改變速度大小，還可以改變速度方向，物體就做曲線運動。三、課堂小結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了曲線運動的定義，曲線運動的速度特點以及曲線運動產(chǎn)生的條件。四、作業(yè)設(shè)計完成課本第5頁練習(xí)題。1．關(guān)于曲線運動下列敘述正確的是（）A．物體只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做勻速圓周運動B．物體只有受到一個方向不斷改變的力，才可能作曲線運動C．物體只要受到變化的外力作用時，就一定做曲線運動D．平拋運動是一種勻變速曲線運動2．在演示“做曲線運動的條件”的實驗中，有一個在水平桌面上向右做直線運動的小鋼球，第一次在其速度方向上放置條形磁鐵，第二次在其速度方向的一側(cè)放置條形磁鐵，如圖所示，虛線表示小球的運動軌跡．觀察實驗現(xiàn)象，以下敘述正確的是（）A．第一次實驗中，小鋼球的運動是勻變速直線運動B．第二次實驗中，小鋼球的運動是類平拋運動，其軌跡是一條拋物線C．該實驗說明做曲線運動物體的速度方向沿運動軌跡的切線方向D．該實驗說明物體做曲線運動的條件是物體受到的合外力的方向與速度方向不在同一直線上3．如圖所示，物體在恒力作用下沿曲線從運動到，這時突然使它所受力反向，大小不變，即由變?yōu)?。在此力作用下，物體以后的運動情況，下列說法中正確的是（）A．物體可能沿曲線運動 B．物體可能沿直線運動C．物體可能沿曲線運動 D．物體可能沿原曲線由返回4．若已知物體運動的初速度的方向及它受到的恒定的合外力的方向,圖表示物體運動的軌跡,其中正確的是（）A． B．

C． D．答案以及解析1．D 解析：A．由于勻速圓周運動所受的合外力是向心力，方向時刻在變，所以其合外力是變力，則物體在恒力作用下，不可能做勻速圓周運動，故A錯誤。B．物體做曲線運動的條件是合力的方向與速度方向不在同一條直線上，但合外力方向不一定變化，如平拋運動，故B錯誤。C．物體受到變力的作用，若外力的方向始終與速度的方向在同一條直線上，物體就做直線運動，故C錯誤；D．平拋運動只受重力，加速度為g，保持不變，所以平拋運動是一種勻變速曲線運動，故D正確。2．D 解析：由于磁鐵對小鋼球吸引力的大小與二者的距離呈負相關(guān)，所以第一次實驗中，小鋼球的運動是加速度越來越大的變加速直線運動，選項A錯誤；類平拋運動所受的合外力為恒力，而第二次實驗中，小鋼球受到磁鐵的吸引力不是恒力，所以選項B錯誤；該實驗不能說明做曲線運動的物體的速度方向沿運動軌跡的切線方向，選項C錯誤；該實驗通過對比兩次實驗現(xiàn)象，說明物體做曲線運動的條件是物體受到的合外力的方向與速度方向不在同一直線上，選項D正確．3．C 解析：物體從A到B運動，因為運動軌跡是在速度與力的夾角之中，所以物體所受恒力方向應(yīng)是向下的．到達B點后，力的大小不變方向相反，變成向上。A．由于力的方向發(fā)生了改變，曲線Ba不在力與速度的夾角內(nèi)，故物體不可能沿曲線Ba運動，故A錯誤。B．因為物體在B點的速度方向為切線方向，即直線Bb，而力與速度方向不同，所以物體不可能做直線運動，故B錯誤。C．BC在力與速度的夾角內(nèi)，物體有可能沿Bb運動，故C正確。D．很明顯，物體不可能由B返回A，故D錯誤。4．B 解析：曲線運動的速度的方向是沿著運動軌跡的切線的方向,