人教版高中物理必修二全册教案全册

最新人教版高中物理必修二全册教案（全册共118页）目录5.1曲线运动5.2平抛运动5.3实验：研究平抛运动5.4圆周运动5.5向心加速度5.7生活中的圆周运动6.1行星的运动6.2太阳与行星间的引力6.3万有引力定律6.4万有引力理论的成就6.5宇宙航行6.6经典力学的局限性7.1追寻守恒量——能量7.2功7.3功率7.4重力势能7.5探究弹性势能的表达式7.6实验：探究功与速度变化的关系7.7动能和动能定理7.8机械能守恒定律7.9实验：验证机械能守恒定律7.10能量守恒定律与能源第1页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)5.1曲线运动教学目标一、知识与技能1.知道什么是曲线运动。2.知道什么是曲线运动的位移，理解曲线运动位移的计算方法。3.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。4.结合实例理解物体做曲线运动的条件，对比直线运动和曲线运动的条件，加深对牛顿运动定律的理解。二、过程与方法体验曲线运动与直线运动的区别；体验曲线运动是变速运动及其速度方向的变化。三、情感、态度与价值观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；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1.知道什么是曲线运动。2.知道曲线运动中速度的方向是如何确定的。3.理解物体做曲线运动的条件。教学难点理解物体做曲线运动的条件。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）第2页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)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。二、新课教学（一）曲线运动的位移教师：曲线运动是常见的，你能举出物体做曲线运动的一些实例吗？学生思考并回答：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。教师：观察教材P2图5.1-1，思考：如何确定物体在从O运动到A的过程中的位移？学生思考并回答：可以采用建平面直角坐标系的方法，根据物体沿两个方向的分矢量，利用矢量平行四边形定则求曲线位移。练习：自行车场地赛中，运动员骑自行车绕圆形赛道运动一周，下列说法中正确的是（A．运动员通过的路程为零）。B．运动员发生的位移为零C．运动员的速度方向时刻在改变D．由于起点与终点重合，速度方向没有改变，因此运动并非曲线运动答案BC（二）曲线运动的速度教师：引导学生看教材P2图5.1-2和图5.1-3提出问题：砂轮打磨下来的炽热微粒，飞出去的链球，它们沿着什么方向？教师演示实验：撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转，雨滴从伞的边缘飞出，提出问题：雨滴沿什么方向飞出？不同的位置飞出的方向一样吗？你的理由是什么？是否是沿圆周的切线？学生观察实验现象思考并总结规律。教师：下面请同学们看教材P3演示实验，看完后我将找两位同学到前面配合做实验。教师找两名同学做实验。教师：请同学们观察并思考：为什么说从A点离开轨道后在白纸上留下的轨迹记录了钢球在A点的运动方向？同学讨论交流并回答，教师总结。因为A离开轨道后不再受轨道束缚，在白纸上做的是直线运动，则物体做直线运动的方向就是物体离开A点的速度方向。第3页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)教师：白纸上的墨迹与轨道（曲线）有什么关系？同学讨论交流并回答，教师总结。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。结论：曲线运动速度的方向总是沿轨迹的切线方向。教师提出问题：什么是曲线的切线呢？请同学们看教材P3图5.1-5，思考、归纳、总结。教师：速度的定义式是什么？学生：vst教师：该公式求解出来的是平均速度还是瞬时速度？学生：因为对应的是一段时间，求解出来的是平均速度。教师：平均速度的方向是怎样的？学生：平均速度的方向与位移的方向相同。教师：很好！如右图所示，质点做曲线运动在时间A到B，这段时间内的位移即为割线AB，平均速度的方是割线AB的方向。t内从B向就教师：那瞬时速度是如何求解的呢？A学生：数学语言讲就是瞬时速度是平均速度的极限值。就是说时间间隔t取得越短，该时间段内的运动速度变化就越小，该段时间内的运动近似速直线运动的误差就越小，平均速度代表瞬时速度的误越小。当t→0时，平均速度的极限值就是瞬时速度。教师：如右图，如果t取得越小，平均速度的方次变为割线AC、AD…的方向（注意已逐渐逼近A处切成匀差就BCD向依线的A方向）。当t→0时，割线就成了切线，即平均速度极限值即为A点的瞬时速度，它的方向便在过A点的切线方向上。教师：曲线运动中，物体的运动状态发生了变化了吗？学生思考并回答：速度是运动状态的标志。速度是矢量，有大小和方向。大小和方向中任何一个变化了，速度均发生了变化。物体做曲线运动时，速度的方向在不断变化，所以曲线运动是变速运动，运动状态在不断变化。教师：那曲线运动有加速度吗？第4页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)学生思考、讨论后回答：因为加速度表示物体变化的快慢，既然速度变化了就一定有加速度。结论：曲线运动是变速运动，有加速度。教师提出问题：速度是矢量，速度能否像力一样进行合成分解呢？速度的合成和分解满足什么规律呢？请同学们看教材P4，并做例题。学生看书思考，教师点评总结：速度的合成分解满足矢量平行四边形定则，在实际应用中，可根据效果分解或者正交分解。练习：1.如图所示，质点通过位置P时的速度、加速度及P附近的一段轨迹都在图上标出，其中可能正确的是（）。avvvvPPPPaaaABCD答案：BD（三）运动描述的实例演示实验：如教材P5图5.1-9所示，在一端封闭、长约lm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。教师：介绍实验装置及观察要点。①玻璃管快速倒置后静止，蜡块竖直向上的运动可看成匀速直线运动。②玻璃管快速倒置后让玻璃管沿水平方向做匀速直线运动。③以黑板为参照物观察蜡块的运动轨迹的特点。教师演示并提醒学生认真观察。提出问题：①蜡块的轨迹是直线还是曲线？②能否看出蜡块的运动是匀速还是变速？③本实验现象能否从运动的合成和分解的角度加以分析？学生思考讨论并提出见解，教师引导学生看教材并总结。1．蜡块的位置建立如P5图5.1-10所示的平面直角坐标系：选蜡块开始运动的位置为原点，水平向右的第5页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的正方向。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s=vt获得，即：x=vxt①y=vyt②这样我们就确定了蜡块运动过程中任意时刻的位置，然而要知道蜡块做的究竟是什么运动这还不够，我们还要知道蜡块的运动速度。下面我们就来探究这个问题。2．蜡块的速度根据我们前面学过的速度的合成与分解知识，蜡块在P点的沿x轴和沿y轴方向的速度分别为vx、vy，由勾股定理可得v=v2v2③xy教师：请同学们分析这个公式，从中我们可以得到什么样的结论？vy、vx都是常量，v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。教师：因为速度是矢量，所以还要表示出它的方向：v与x轴方向的夹角为θ，v则：tanθ=yvx3．蜡块运动的轨迹教师：我们在数学课上就已经学过了直线方程和曲线方程，现在我们能否根据数学知识，由物体的位置坐标x、y表示出轨迹方程呢？学生思考讨论，教师总结：根据数学上的消元法，我们可以从这两个关系式中消去变量t，就可以得到关于x、y两个变量的方程了。我们可以先从公式①中解出tvy=vyx/vx=vyx④t=x/vxx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，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。在物理上这代表什么意思呢？这也就是说，蜡块相对于黑板的运动轨迹是直线，即蜡块做的是直线运动。教师提出问题：物体在什么情况下做曲线运动，即物体做曲线运动的条件是什么？下面我第6页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)们通过实验研究一下这个问题。（四）物体做曲线运动的条件实验：利用磁铁、玻璃板、小铁球，如何使小铁球①做加速直线运动、②做减速直线运动、③做曲线运动？制定你的实验方案。学生开始小组讨论，制定实验方案，分工配合进行实验。实验验证：请两名同学利用他们的方案来进行验证。演示给全体学生。学生归纳总结，教师指导，得出结论。①直线加速：F的方向与v的方向相同。②直线减速：F的方向与v的方向相反。③曲线运动：F的方向与v的方向成一夹角(此夹角不等于0°或180°)。结论：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，物体做曲线运动。练习：1.关于物体做曲线运动，下列说法正确的是（A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动B．物体在变力作用下有可能做曲线运动）。C．做曲线运动的物体，其速度方向与加速度方向不在一条直线上D．物体在变力作用下不可能做直线运动答案：BC2.某物体在一个足够大的光滑水平面上向西运动，当它受到一个向南的恒定外力作用时，物体的运动将是（）。A．直线运动且是匀变速直线运动B．曲线运动，但加速度方向不变，大小不变，是匀变速运动C．曲线运动，但加速度方向改变，大小不变，是非匀变速曲线运动D．曲线运动，加速度方向和大小均改变，是非匀变速曲线运动答案：B三、小结同学们根据自身特点，各自进行。1．独立归纳，应用自己熟悉的方式并能找出重点内容。2．讨论归纳，列出知识的框架图，说明知识的认知过程。3．结合提纲，知识重现，小结归纳。第7页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)四、课堂达标1．下列关于曲线运动的描述中，正确的是（）。A．曲线运动可以是匀速运动C．曲线运动可以是匀变速运动答案：BCB．曲线运动一定是变速运动D．曲线运动的加速度可能为零2．做曲线运动的物体，在运动过程中一定变化的物理量是（）。A．速率答案：BB．速度C．加速度D．加速度大小3．一物体在力F1、F2、F3…Fn共同作用下做匀速直线运动，若突然撤去F2，则该物体（）。A．可能做直线运动B．不可能继续做直线运动C．必沿F2的方向做直线运动D．必沿F2的反方向做匀减速直线运动答案：A4．如图所示为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P2、P4的连线与空间一固定坐标系的y轴平行。每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动。开始时，探测器以恒定速度v0向正x轴方向平移。P4P3P1P2⑴单独分别开动P1、P2、P3、P4，探测器将分别做什么运动？开动P2与开动P4，探测器的运动有何不同？⑵同时开动P2和P3，探测器将做什么运动？⑶若四个发动机能产生相同大小的推力，同时开动时探测器将做什么运动？答案：⑴单独开动P1时，力沿－x方向，故探测器做匀减速直线运动，单独开动P3时，探测器做匀加速直线运动；单独开动P2或P4时，做匀变速曲线运动。但开动P2时，探测器在坐标系中第8页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)第一象限做匀变速曲线运动，而单独开动P4时，探测器是在第四象限做匀变速曲线运动。⑵同时开动P2和P3，合外力方向与＋x、＋y方向均成45°角，探测器做匀变速曲线运动。⑶同时开动四个发动机，探测器做匀速直线运动。五、布置作业教材P7第2题、第4题5.2平抛运动教学目标一、知识与技能1．研究并认识平抛运动的条件和特点。2．理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和自由落体运动的合运动，并进一步理解运动合成和分解的等时性和独立性。3．掌握平抛运动分解方法，推导平抛运动规律并会运用平抛运动规律解答相关问题。4．知道什么是一般的抛体运动，定性了解一般抛体运动的分析处理方法。二、过程与方法1．通过观察演示实验，概括出平抛运动的特点。培养学生的观察与分析能力。2．利用已知的直线运动规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学中“化繁为简”的思想。三、情感、态度与价值观1．培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。2．培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。重点难点重点：平抛运动的特点和规律。难点：对平抛运动的两个分运动的理解。教学方法实验观察、推理归纳第9页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)教学用具平抛运动演示仪、多媒体及课件教学过程一、引入新课粉笔头从桌面边缘水平飞出，观察粉笔头在空中做什么运动，这种运动具有什么特点，本节课我们就来学习这个问题。二、新课教学（一）平抛运动1．定义：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫做平抛运动。举例：用力打一下桌上的小球，使它以一定的水平初速度离开桌面，小球所做的运动就是平抛运动，并且我们看见它做的是曲线运动。分析：平抛运动为什么是曲线运动？（因为物体受到与速度方向成角度的重力作用）2．平抛运动的特点下面用电脑给学生演示《平抛运动》多媒体课件。演示一：平抛运动与自由落体运动的比较（如图1）。对桌面上的红色小球，给它一水平速度v0，当它离开桌面的同时将另一绿色小球从桌子边沿自由下落。（这时两小球用慢镜头下落，学生看得非常清楚）在下落过程中我们可随时单击鼠标使运动暂停进行观察，可以看到任一时刻两小球在同一水平线上，从而使学生清楚地看到平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。演示二：平抛运动与匀速直线运动的比较（如图2）。让红色小球以水平速度v0抛出的同时，让另一黄色小球以速度v0沿水平方向做匀速直线运动，同样可随时单击鼠标使运动暂停进行观察。可以看到，任一时刻两小球都在同一竖直线上，从而使学生清楚地看到平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。第10页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)演示三：竖直及水平方向上的全面观察(如图3)。让红色小球以水平速度v0抛出的同时，让黄色小球以速度v0沿水平方向作匀速直线运动，让绿色小球从桌子边沿自由下落，同样可随时单击鼠标使运动暂停。可以看到，任一时刻平抛红球与竖直方向自由落体的绿球在同一水平线上，与水平方向匀速运动的黄球在同一竖直线上。通过上面的演示，让学生总结，得出结论：水平方向匀速直线运平抛运动可看作动两个分运动的合运动竖直方向自由落体运即：①受力特点：只受重力的作用；②运动特点：具有水平方向的初速度，加速度为g的运动。练习：1.做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于（A．物体的高度和受到的重力B．物体受到的重力和初速度C．物体的高度和初速度）。D．物体受到的重力、高度和初速度答案：C2.关于平抛运动，下列几种说法中正确的是（A．平抛运动是一种不受任何外力作用的运动）。B．平抛运动是曲线运动，它的速度方向不断改变，不可能是匀变速运动C．平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动D．平抛运动的落地时间与初速度大小无关，而落地时的水平位移与抛出点的高度有关答案：CD（二）平抛运动的速度第11页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)教师提出问题：请同学们看教材第8、9页，归纳总结平抛运动的研究方法。学生看教材，思考讨论并总结。教师提问，归纳。做平抛运动的物体，在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动，加速度等于g。所以，平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动两个分运动来研究。平抛运动的速度以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则水平分速度：vx＝v0竖直分速度：vy＝gtvv2v2合速度：txyvtanygtvvx0教师：根据我们的分析和推理，能否判断做平抛运动的物体的速度方向随时间的变化规律？学生看书、思考并回答：速度方向与竖直方向的夹角越来越小。教师：下面请同学们做教材P9例题1。学生：做例题。教师：巡视并指导，投影展示部分同学的做题过程，并点评，出示标准的解题步骤。教师：请同学们思考，什么叫位移？如何表示做平抛运动的物体从抛出经某一段时间的位移？练习：以初速度v0水平抛出一物体，当其竖直分位移与水平分位移相等时（）。A．竖直分速度等于水平分速度B．瞬时速度为v0C．运动时间为2v0/g答案：CDD．速度变化方向在竖直方向上（三）平抛运动的位移第12页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)1.研究方法：以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下。2.分位移（即位置坐标）的表示方法：水平位移：x=v0t1竖直位移：y2gt2教师：请同学们思考如何计算合位移？怎样表示其方向？学生思考讨论并回答。合位移：Sxy22方向：tanygtx2v0演示实验：用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，做平抛运动，同时B球被松开，做自由落体运动。现象：越用力打击金属片，A球的水平速度也越大；无论A球的初速度多大，它总是与B球同时落地。用课件模拟教材图5.2—6的实验。结果分析：平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，水平方向的速度大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动。而水平分运动是匀速的，且不受竖直方向的运动的影响。教师：请同学们做教材P11例题2。教师巡视并指导，投影展示部分同学的做题过程，并点评，出示标准的解题步骤。教师：数学上的抛物线怎样定义？物理上的抛物线怎样定义？两者什么关系？学生看书总结，了解物理规律的认识历程。教师提出问题：若物体的抛出方向不水平，这样的抛体运动我们称之为一般抛体运动。我们是否可以借助平抛运动的研究方法研究一般抛体运动呢？学生思考，交流讨论。教师总结。练习：1.在平台上水平抛出一物体，经t秒后它的速度的大小增大为原来的2倍，则初速度为，这时经过的水平位移为。（重力加速度为g）答案：gt；gt2第13页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)2.一物体做平抛运动，在落地前1s内，它的速度与水平方向的夹角由37°变为53°求：（1）物体抛出时的初速度答案：（1）22.4m/s；（2）17.5m（四）一般的抛体运动（2）物体在这一秒内下落的高度。（g=10m/s2）1.研究方法：竖直、水平两个方向分解。2.规律：水平：匀速直线运动竖直：初速度不为零，加速度为g的匀变速直线运动。三、课堂小结本节课我们主要学习了1．什么是平抛运动2．平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动3．平抛运动的规律同时也定性的了解了一般的抛体运动及其分析方法。四、课堂练习1．一个物体以初速度v0水平抛出，经时间t，竖直方向速度大小为v0，则t为（）。2v0A．v0B．gg2v0C．vD．02gg答案：A2.物体做平抛运动时，它的速度的方向和水平方向间的夹角α的正切tanα随时间t变化的图像是下图中的（）。答案：B3.有一物体在高h处，以初速v0水平抛出，不计空气阻力，落地时速度为v1，竖直分速度第14页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)vy，水平飞行距离S，则物体在空中飞行的时间为（）。v2v2h2h20SA．1B．C．D．ggvv1y答案：ABCx14.一同学做“研究平抛物体运动”的实验，只在记下重锤线y的方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，坐标纸上描出如图所示的曲线，现在我们可以在曲线A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y的距离AA′=X1，纸上并在上取AABhBx2BB′=x2，以及竖直距离h，从而求出小球抛出的初速度v0为（）。(x2x2)g/2h(xx)2g/2h21A.B．21xxgxxg12C．D．1222h22h答案：A5.将一个物体以水平速度v0抛向一个倾角为α的斜面，物体与斜面碰撞时的交角β。求：①飞行时间。v0②到达斜面时的速度。答案：①v0tan（β-α）/g②v0/cos（-）五、布置作业教材P12第1题、第4题。5.3实验：研究平抛运动教学目标一、知识与技能1.知道平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。2.会设计实验并描绘出平抛运动的轨迹。第15页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)3.能够通过对平抛运动轨迹的分析判断轨迹是否为抛物线。4.能够通过对平抛运动轨迹的研究计算平抛运动物体的初速度。二、过程与方法1.通过对实验过程的探究，掌握研究平抛运动规律的方法。2.通过自行设计实验验证平抛运动的规律，体验实验探究的过程。三、情感、态度与价值观通过实验探究平抛运动的规律，激发学习兴趣，增强求知欲望。教学重点1.如何设计实验。2.如何处理实验数据。3.通过实验处理结果加深对平抛运动的理解。教学难点实验设计及数据处理中的困难。教学过程教师：在上节课的学习中我们通过理论研究了解到平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。同学们是否可以设计一个实验，根据你所设计的实验，把平抛运动物体的轨迹描绘出来。学生：看教材并分析思考。教师有针对性的介绍以下几种实验方案，并让学生动手做实验。一、平抛运动物体轨迹的描绘方法1：用水流研究平抛物体的运动如图，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背纸上就能进行分析处理了。中形后的插入瓶中的另一根细管的作用，是保持从喷嘴射出水流的不变，使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与水平喷出的细水柱显示平抛运动轨迹速度空气相通，A处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到稳定的细水柱。方法2：用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹数码相机大多具有摄像功能，每秒拍摄约15帧照片。可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后第16页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)做平抛运动的几张连续照片。如果用数学课上画函数图像的方格黑板做背景，就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。方法3：斜面、小槽、小球等实验仪器（实验室最常用的一种方法）实验图如下：1.将平抛运动实验器置于桌面，装好平抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置。调节调平螺丝，观察重垂线或气泡水准，使面板处于竖直平面内，卡好定位板。2.将描迹记录纸衬垫一张复写纸或打字蜡纸，紧贴记录面板用压纸板固定在面板上，使横坐标x轴在水平方向上，纵坐标y轴沿竖直方向向下（若用白纸，可事先用铅笔在纸上画出x、y坐标轴线），并注意使坐标原点的位置在平抛物体（钢球）的质心（即球心）离开轨道处。3.把接球挡板拉到最上方一格的位置。4.将定位板定在某一位置固定好。钢球紧靠定位板释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。5.下落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点。6.再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。7.变更定位板的位置，即可改变钢球平抛的初速度，按上述实验操作方法，便可打出另一系列迹点。8.取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图线。如下图所示。第17页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)实验注意事项：（1）必须保证记录面板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板面。（2）调节斜槽末端水平，使小球飞出时的速度是水平方向。可将小球放于此处调节到小球不会左右滚动即可。（3）贴坐标纸时，可以用重锤线帮助完成，使重锤线与坐标纸的一条线重合，则这条线就是纵坐标。（4）坐标原点是斜槽末端处小球球心的位置。（5）每次从同一高度无初速释放小球。（6）选取轨迹上离原点较远的点来测量x、y的值可减小误差。描点时，应使视线与所描的点齐平。学生：根据实验方案三分组动手做实验，并在平面直角坐标系中描绘出平抛物体的轨迹。教师：同学们得到的曲线是否是抛物线，能利用数学知识证明它是抛物线吗？二、平抛运动轨迹的分析﹙一﹚判断平抛运动的轨迹是不是抛物线1.建立坐标系：以抛出时物体的速度为x轴正方向，以竖直向下为y轴正方向。2.在x轴上作出等距离的几个点A1，A2，A3…；把线段OA1的长度记为l，则OA2=2l，OA3=3l，…。由A1、A2、A3向下做垂线，与抛体轨迹分别交与M1、M2、M3，…3.提出假设，若轨迹是抛物线，则y=ax2。A1A2AO3Mx4.测量，证明。3M1结论：平抛运动的轨迹是抛物线。﹙二﹚计算平抛物体的初速度教师：根据平抛运动的轨迹如何求解平抛运动的M2M3y初速度呢？1学生思考回答，由于y=2gt2和x=v0t得到第18页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)2gx2y。v0教师引导学生进一步思考，为了求出平抛运动的初速度v0，需测那些量？学生思考后回答：在轨迹上任意找一点，测出该点的纵坐标y和横坐标x。三、课堂小结本节课主要是根据平抛运动的特点，通过实验获得轨迹，通过对轨迹分析和计算，理解平抛运动物体的轨迹是抛物线，并且根据轨迹计算得出了平抛运动的初速度。四、课堂练习1.关于做平抛运动的物体，下列说法正确的是（A．物体只受重力作用，做的是a=g的匀变速运动B．初速度越大，物体在空间的运动时间越长）。C．物体在运动过程中，在相等的时间间隔内水平位移相等D．物体在运动过程中，在相等的时间间隔内竖直位移相等2.如图所示，物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向上的速度vy（取向下为正）随时间变化的图像是（）。vyvyvyvyOOOOttttA.B．C．D.3.研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误差（A．使用密度大、体积小的钢球）。B．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦C．实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下D．使斜槽末端的切线保持水平4.如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开接触开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后（）。第19页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)ABSHA．水平方向的分运动是匀速直线运动B．水平方向的分运动是匀加速直线运动C．竖直方向的分运动是自由落体运动D．竖直方向的分运动是匀速直线运动5.某同学设计了如图的实验：将两个倾斜滑道固定在同一竖直平面内，最下端水平，滑道2与光滑水平板吻接。把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止开始同时释放，则1v02v0他将观察到的现象是，这说明。6.在做本实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：。A．通过调节使斜槽的末端保持水平B．每次释放小球的位置必须不同C．每次必须由静止释放小球D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相触F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线7.如右图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果取g＝10m/s2，那么：AB⑴照相机的闪光频率是Hz；C⑵小球运动中水平分速度的大小是m/s；m/s。⑶小球经过B点时的速度大小是8.在探究平抛运动的规律时，我们首先可由实验得到平抛运动在竖直方向上的运动特点是第20页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)自由落体运动。请问，你能否根据实验得到的平抛运动的轨迹曲线，分析得出平抛运动在水平方向上的运动有何规律？答案：1.AC2.D3.ACD4.C5.两小球将在水平板上相碰；平抛运动物体水平方向作匀速直线运动。6.ACE7.⑴10，⑵1.5，⑶2.5解析：千万不要认为A点是出发点，题目没说就是不知道，计算过后才能确定。18.因为竖直方向上是自由落体，根据公式h2gt2可知连续相等的时间内的位移之比为1：3：5……，可以在竖直方向分别作y=5m，y=20m，y=45m的直线交轨迹与ABC三点，这些点所对应的横坐标即为平抛运动的水平分运动在相邻相等的时间间隔里所达到的位置。这样我们就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移，观察这些水平分位移，发现物体水平方向是匀速直线运动。五、布置作业1.写本实验的实验报告。2.教材P15问题与练习第2题。5.4圆周运动教学目标一、知识与技能1．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。二、过程与方法第21页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)1.联系日常生活中所观察到的各种圆周运动的实例，找出共同特征。2.知道描述物体做圆周运动快慢的方法，进而引出描述物体做圆周运动快慢的物理量：线速度v、角速度ω、周期T、转速n等。3.探究线速度与角速度之间的关系。三、情感、态度与价值观1．通过观察、分析总结及探究等，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。2．通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间联系，建立普遍联系的观点。3．通过亲身感悟，使学生获得对描述圆周运动快慢的物理量（线速度、角速度、周期等）以及它们相互关系的感性认识。教学重点线速度、角速度、周期概念，及其相互关系的理解和应用，匀速圆周运动的特点。教学难点角速度概念的理解和匀速圆周运动是变速曲线运动的理解。教具多媒体课件、机械钟表、小球、细线等。教学过程一、导入新课演示机械式钟表时针、分针、秒针的运动情况（可以拨动钟表的调节旋钮），让学生观察后说出不同指针运动的特点，从而引出圆周运动的概念。情景导入课件展示生活中常见的圆周运动：观览车脱水桶生活中，我们一定见过很多类似的运动，它们的运动轨迹是一些圆，我们把这种运动叫做圆周运动。教师提出问题：对于圆周运动又如何描述它们的运动快慢呢？二、新课教学第22页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)（一）线速度（1）用多媒体投影一个质点做圆周运动，在相等的时间里通过相等的弧长。（2）并出示定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同，这种运动就叫匀速圆周运动。（3）举例：通过放录像让学生感知：一个电风扇转动时，其上各点所做的运动，地球和各个行星绕太阳的运动，都认为是匀速圆周运动。（4）通过电脑模拟：两个物体都做圆周运动，但快慢不同，过渡引入下一问题。教师点拨：我们发现，两个点在相同的时间内通过的弧长不相等，通过的弧长长的点运动得快，通过的弧长短的点运动得慢。这样，做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值能够描述物体运动的快慢，我们把它称之为线速度。定义：做圆周运动的质点通过的弧长Δs与通过这段弧长所用时间Δt的比值叫做圆周运动的线速度v=st说明：（1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。（2）线速度是矢量，它既有大小，也有方向。（3）匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。匀速指的是速率不变。（4）线速度的单位：m/s。教师提出问题：下雨天淋过雨的伞快速转动伞柄，伞上的水滴沿什么方向飞出？学生思考讨论并回答：飞出的水滴在离开伞的瞬间，由于惯性要保持原来的速度方向，因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。教师提问并总结：圆周运动线速度的方向即为过圆周上该点的切线方向。（二）角速度教师：请同学们阅读教材P17～18，并思考以下几个问题：第23页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)①什么是角速度？用什么符号表示它？②角速度的单位是什么？③什么叫周期？④什么叫转速？转速的单位、符号分别是什么？学生阅读教材并思考以上几个问题。教师总结：1.角速度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Δθ的角度跟所用时间Δt的比值，就是质点运动的角速度。③定义式：ω=。t④圆心角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。弧度不是通常意义上的单位，计算时，不能将弧度带到算式中。⑤国际单位制中，角速度的单位是弧度每秒（rad／s）。2.周期做圆周运动的质点运动一周所用的时间叫周期，用符号T表示，国际单位为秒，符号为s。3.转速每秒钟转过的圈数叫转速。单位为转每秒（r/s）或转每分（r/min）。教师提出问题：既然线速度、角速度都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么它们之间有什么样的关系呢？（三）线速度、角速度之间的关系如图，设物体做圆周运动的半径为r，由A运动到B的时间为Δt，AB弧长为Δs，AB弧对s应的圆心角为Δθ，当Δθ以弧度为单位时，Δθ=r∵v=stθtω=∴v=ω·r即在圆周运动中，线速度的大小等于角速度的大小与半径的乘积。讨论：（1）当v一定时，ω与r成反比。第24页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)（2）当ω一定时，v与r成正比。（3）当r一定时，v与ω成正比。三、课堂小结本节课通过描述做匀速圆周运动物体的快慢问题，引入了匀速圆周运动的线速度与角速度及周期、频率、转速等概念，最后推导出线速度、角速度、周期间的关系。匀速圆周运动的实质是匀速率圆周运动，它是一种变速运动。描述匀速圆周运动快慢的物理量：s线速度：v=t角速度：ω=t1周期与频率：f=T2r2相互关系：v=ω=v=rωTT四、课堂训练1.一个质点做匀速圆周运动时，它在任意相等的时间内（）。A．通过的弧长相等C．转过的角度相等B．通过的位移相等D．速度的变化相等2.关于匀速圆周运动的判断，下列说法中正确的是（A.角速度不变B.线速度不变C.向心加速度不变）。D周期不变3.如右图所示，A、B是两个摩擦传动的靠背轮，A是轮，B是从动轮，它们的半径rA＝2rB，a和b两点在轮的主动边缘，c和d在各轮半径的中点，下列判断正确的有（）。A.va=2vbC.vc=vaB.ωb=2ωaD.ωb=ωc4.一个大钟的秒针长20cm，则针尖的线速度是，分针与秒针从某次重合到下次重合的时间为。5.关于角速度和线速度，说法正确的是（A.半径一定，角速度与线速度成反比B.半径一定，角速度与线速度成正比C．线速度一定，角速度与半径成正比）。第25页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)D．角速度一定，线速度与半径成反比6．如图所示，地球绕OO′轴自转，则下列说法正确的是（）。、A．AB两点的角速度相等、B．AB两点线速度相等、C．AB两点的转动半径相同、D．AB两点的转动周期相同、ｓｓB=2∶3，A7．AB两质点分别做匀速圆周运动，在相同时间内，它们通过的弧长之比∶而转过的角度之比θA∶θB=3∶2，则它们的周期之比Ｔ∶Ｔ；角速度之比ω∶ωABAB==；线速度之比vA∶vB=，半径之比rA∶rB=。答案：（1）AC；（2）AD；（3）B；（4）0.021m/s60.2s；（5）B；（6）AD；（7）2:3，3:2，2:3，4:9。五、布置作业教材P18-19问题与练习第1、2题。5.5向心加速度教学目标一、知识与技能1．知道匀速圆周运动是变速运动，存在加速度。2．理解匀速圆周运动的加速度指向圆心，所以又叫做向心加速度。3．知道向心加速度和线速度、角速度的关系式。4．能够运用向心加速度公式求解有关问题。二、过程与方法5．通过对向心力理论分析到实验探究，培养学生用理论指导实践的素养和能力。三、情感、态度与价值观6．培养学生观察生活、思考生活现象的能力，同时培养学生大胆分析及勇于探究的科学素养，以及尊重实验、实践的客观唯物精神。第26页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)教学重点1．理解匀速圆周运动是变速运动，存在加速度。2．从运动学角度理论推导加速度的公式，体会极限思想。3．加速度公式的基本应用。教学难点从运动学角度理论推导加速度的公式。加速度公式的基本应用。教学过程一、引入展示视频1──链球的运动；视频2──播放一段汽车拐弯的视频。教师提出问题：①为什么链球离手后会沿直线（切线）飞出，运动员如何控制它飞出的方向？②离手后球不受任何力的作用吗？③汽车转弯处路面要做成倾斜的，路面倾斜直接影响到什么力？教师在每个问题提出后及时组织同学们做简要的分析和讨论总结。作曲线运动的物体，速度一定是变化的，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来确定呢？下面我们共同来探讨这个问题。二、新课教学（一）向心加速度指导学生用细线和小球做实验。分组用细线拉小钢球、小木球让其做匀速圆周运动，改变小球的转速、细线的长度多做几次。教师提出问题：①小球受到几个力的作用？②小球的合外力沿什么方向？③小球是否具有加速度，假若有的话，其方向具有什么特点？学生动手做实验并分析以上问题。1.向心加速度任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心，这个加速度叫向心加速度，用符号an表示。2.向心加速度的方向第27页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)方向始终指向圆心说明：向心加速度的方向时刻在变化，也即向心加速度这个矢量是个变量，所以圆周运动是变加速运动。教师提出问题：向心加速度的大小如何计算？下面我们研究这个问题。（二）向心加速度的计算v教师：从加速度的定义式a=t可以看出，a的方向与Δv相同，那么Δv的方向又是怎样的呢？1.速度的变化量问题：（1）速度的变化量Δv是矢量还是标量？（2）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Δv？投影学生所画的图示，点评、总结并强调：结论：①直线运动中的速度变化量如果速度是增加的，它的变化量与初速度方向相同（甲）；如果速度是减小的，其速度变化量就与初速度的方向相反（乙）。②曲线运动中的速度变化量物体沿曲线运动时，初末速度v1和v2不在同一直线上，速度的变化量Δv同样可以用上述方法求得。例如，物体沿曲线由A向B运动，在A、B两点的速度分别为v1、v2。在此过程中速度的变化量如图所示。可以这样理解：物体由A运动到B时，速度获得一个增量Δv，因此，v1与Δv的矢量和即为v2。2.向心加速度大小课件展示图，并给出以下问题，引导学生阅读教材“向心加速度”部分：第28页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)（1）公式推导指导学生按照教材中“做一做”栏目的提示，在练习本上推导向心加速度大小的表达式：v2an=an=rω2r（2）对公式的理解v2在公式an=中，当v为定值时，an与r成反比；在公式an=rω2中，当ω为定值时，an与rr成正比。（三）向心加速度的物理意义因为向心加速度方向始终指向圆心，与线速度方向垂直，只改变线速度的方向，不改变其大小，所以向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量。三、小结本节课我们学习了向心加速度的定义、物理意义，向心加速度的方向以及向心加速度的大小。知道如何计算向心加速度，理解向心加速度方向、匀速圆周运动是变速圆周运动。四、课堂达标训练1.下列说法中正确的是（）。A.向心加速度越大，物体速率变化越快B.向心加速度大小与轨道半径成反比C.向心加速度方向始终与速度方向垂直D.在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的答案：C2.关于北京和广州随地球自转的向心加速度，下列说法中正确的是（A.它们的方向都沿半径指向地心）。第29页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)B.它们的方向都在平行赤道的平面内指向地轴C.北京的向心加速度比广州的向心加速度大D.北京的向心加速度比广州的向心加速度小答案：BD五、布置作业教材P22问题与练习第3、4题5.7生活中的圆周运动教学目标一、知识与技能1．知道如果一个力或几个力的合力效果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。二、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。三、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。第30页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)教学重点1．理解向心力是一种效果力。2．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1．具体问题中向心力的来源。2．关于对临界问题的讨论和分析。3．对变速圆周运动的理解和处理。教学过程一、引入新课复习提问：（1）向心力的求解公式有哪几个？（2）如何求解向心加速度？引入：本节课我们应用上述公式来对几个实际问题进行分析。二、新课讲解（一）铁路的弯道教师：投影教材P26的图5.7﹣1、5.7﹣2、5.7﹣3并提出问题：1．认识铁路和火车轮子的形状。2．明白车轮与铁轨之间的结合方式。教师：（多媒体课件）模拟在平直轨道上匀速行驶的火车和平直轨道火车转弯情形，思考：1.两种情况下车的受力情况有何不同？2.列车对轨道的侧向压力与火车速度有没有关系？3.为了减小火车对轨道的侧向压力，你有什么方法。学生讨论并回答。教师引导：a：用录像资料展示实际的转弯处：外轨略高于内轨。b：用课件展示此时火车的受力情况，并说明此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧。c：进一步用CAI课件展示此时火车的受力示意图，并分析得到：此时支持力与重力的合力提供火车转弯所需的向心力。第31页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)d：强调说明：转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力FN来提供，这样外轨就不受轮缘的挤压了。（二）拱形桥播放录像，交通工具（自行车、汽车等）过拱形桥。投影问题情境：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。教师：通过分析，你可以得出什么结论？学生在练习本上独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力。学生代表发言。投影学生的推导过程，听取学生见解，点评、总结。学生：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。教师：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大？当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象？学生：把F′N=0代人上式可得，此时汽车的速度为vgR。当汽车的速度大于这个速度时，就会发生汽车飞出去的现象，这种现象我们在电影里看到过。教师：好，下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些？学生：通过对汽车进行受力分析，汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大。教师：刚才同学们分析了汽车在拱形桥最高点的情形，如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论是否还能用？如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢？学生：前面的结论能直接运用，不过此时物体的向心加速度不等于物体的实际加速度，即第32页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)要用上一节研究变速圆周运动的方法来处理。教师：好，这说明我们很多同学分析和处理物理问题的能力有了较大的提高，希望同学们继续努力，争取有更大进步。点评：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。（三）航天器中的失重现象教师：从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零。如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢？会不会出现这样的情况：速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答。投影学生的推导过程，引导学生间交流、讨论。教师：刚才同学们交流、讨论的问题即为教材P58上的“思考与讨论”，该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机上。投影；假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和宇航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？学生：通过整体法对宇宙飞船受力分析，并运用牛顿第二定律可解得：宇宙飞船的速度为。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，即宇航员处于失重状态。教师投影部分学生的推导过程，听取学生见解，并点评、总结。指出上面的分析仅仅是针对圆轨道而言的。其实在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境。点评：通过实例分析，让学生了解到航天器中的失重现象。学习知识的同时激发学习物理学的兴趣。（四）离心运动教师：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。学生：我认为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，如体育中的第33页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)“链球”运动，运动员手一放后，“链球”马上飞了出去。学生：如果物体受的合力不足以提供向心力，它会做逐渐远离圆心的运动．如：在电影中经常看到，速度极快的汽车在急速转弯时，会有向外侧滑动的现象。教师：（听取学生代表的发言，点评、总结）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。讨论与思考教师：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？学生认真思考并讨论问题，学生代表发表见解，相互间交流、讨论。教师听取学生见解、点评、总结，并投影出“洗衣机脱水时”和“高速运动的汽车转弯时”的多媒体课件。点评：培养学生观察生活的良好品质，培养学生发现问题、解决问题的主动求知的意识。【课堂训练】1.如图甲、乙所示，没有支撑物的小球在竖直平面做圆周运动过最高点的情况○1临界条件v=gr。○2能过最高点的条件v>gr，此时绳或轨道对球分别产生拉力或压力。。○3不能过最高点的条件v<gr.o甲乙2.如图甲、乙所示，为有支撑物的小球在竖直平面做圆周运动过最高点的情况第34页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)甲乙①能过最高点的条件0<v，此时杆对球的作用力mg-mv2/r（向上为正方向）。②当0<v<gr时，杆对小球有支持力，其大小mg-mv2/r。当v=gr时，杆对小球无作用力。当v>gr时，杆对小球的力为拉力，其大小为mv2/r-mg。讨论：绳与杆对小球的作用力有什么不同？通过学生思考讨论以下问题，对本节课进行课堂小结。三、课堂小结1.物体除受到各个作用力外，还受一个向心力吗？2.用向心力公式求解有关问题时的解题步骤如何？3.对于火车转弯时，向心力由什么提供？4.汽车通过凹形或凸形拱桥时对桥的压力与重力的关系如何？四、课堂达标训练1．一轻杆一端固定一个质量为M的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动，以下说法正确的是（）。A.小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零gRB.小球过最高点时的最小速率为C.小球过最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是压力或支持力D.小球过最高点时，速率可以接近零2．上题中把轻杆换成细绳，下列说法正确的是（A.小球过最高点时，绳所受的弹力可以等于零）。gRgRB.小球过最高点时的最小速率为C.小球过最高点时的速率可小于D.小球过最高点时，绳所受的弹力一定大于零3．根据下图所示可知，当物体所需的向心力等于物体所受的合外力时，物体做；当物体所需的向心力大于物体所受的合外力时，物体做；当物体所受的合外力等第35页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)于零时，物体做。4.宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站处于完全失重中，下列说法正确的是（A.宇航员仍受重力的作用）。B.宇航员受力平衡C.宇航员受重力等于所需的向心力D.宇航员不受重力的作用答案：1.ＡＣＤ2.Ｂ3.匀速圆周运动，离心运动，匀速直线运动五、布置作业4.ＡＣ教材P30问题与练习第2、4题。6.1行星的运动教学目标一、知识与技能1．知道地心说和日心说的基本内容。2．知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。3．知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。二、过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。三、情感、态度与价值观1．澄清对天体运动神秘模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。第36页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)2．感悟科学是人类进步不竭的动力。教学重点开普勒行星运动定律。教学难点对开普勒行星运动定律的理解和应用。教学过程一、引入新课多媒体演示：天体运动的图片浏览。在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。二、新课教学（一）古代对行星运动规律的认识教师活动：引导学生阅读教材第一段，投影出示以下提纲：1．古代人们对天体运动存在哪些看法？2．什么是“地心说”？什么是“日心说”？3．哪种学说占统治地位的时间较长？4．两种学说争论的结果是什么？学生活动：阅读课文，并从课文中找出相应的答案。学生代表发言。1．在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。2．“地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；“日心说”认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮以及其他行星都在绕太阳运动。3．“地心说”占统治地位的时间较长。4．“日心说”与“地心说”争论的结果是“日心说”最终战胜了“地心说”。真理最终战胜了谬误。（二）开普勒行星运动三定律问1：古人认为天体做什么运动？古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。第37页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)问2：开普勒认为行星做什么样的运动？他是怎样得出这一结论的？开普勒认为行星做椭圆运动。他发现假设行星做匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别。问3：开普勒行星运动定律从哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律？具体表述是什么？开普勒行星运动定律从行星运动轨道、行星运动的线速度变化、轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律。（多媒体播放行星绕椭圆轨道运动的课件）开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。问4：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗？不同。[教材做一做]可以用一条细绳和两图钉来画椭圆。如图所示，把白纸板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点。放在木笔紧贴迹就是想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系？开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。问5：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位圆的一个焦点上，行星在远日点的速率与在近日点的速大？于椭率谁因为相等时间内面积相等，所以近日点速率大。开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的方跟公转周期的平方的比值都相等。三次问6：由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在中学阶段研究中按圆处理，开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢？1．多数大行星绕太阳运动轨道十分接近圆，太阳处在圆心上。2．对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变。3．所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等。第38页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：RT32k比值k是一个与行星无关的恒量。问7：这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，比值k是一个与行星无关的常量，你能猜想出它可能跟谁有关吗？根据开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关。因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k”一定与中心天体——太阳有关。说明：开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，k是一个与行星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，k值不相同。k与中心天体有关。三、课堂小结教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。点评：总结课堂内容，培养学生的概括总结能力。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了行星在近日点的速率最大，在远日点的速率最小，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系。在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动。四、课堂训练1.关于行星的运动，以下说法正确的是（A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长C．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长D．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最长）。第39页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)a32解析：由开普勒第三定律k可知，a越大，T越大，故BD正确，C错误；式中的TT是公转周期而非自转周期，故A错。答案：BD2.已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的倍。思维入门指导：木星和地球均为绕太阳运行的行星，可利用开普勒第三定律直接求解。本题考查开普勒第三定律的应用。a32解析：由开普勒第三定律k可知：Ta1T32a3k2k对地球：对木星2T12所以a3(T/T)2a5.24a12211a32点拨：在利用开普勒第三定律解题时，应注意它们的比值k中的k是一个与行星运T动无关的常量。3.已知地球绕太阳做椭圆运动。在地球远离太阳运动的过程中，其速率越来越小，试判断地球所受向心力如何变化。若此向心力突然消失，则地球的运动情况将如何？思维入门指导：行星的运动为曲线运动，因此本节知识常常和曲线运动知识相综合。mv，解析：由于地球在远离太阳运动的过程中，其速率减小，据牛顿第二定律有，Fn由开普勒第二定律知，地球在远离太阳运动的过程中角速度（单位时间内地球与太阳的连线扫过的角度）也减小，故向心力F减小。若此向心力突然消失，则地球将沿轨道的切线方向做n离心运动。点拨：地球绕太阳的运动虽然并非匀速圆周运动，但向心力公式仍适用。任一时刻，地球的速度方向均沿椭圆的切线方向。五、布置作业教材P36问题与练习第1、3题第40页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)6.2太阳与行星间的引力教学目标一、知识与技能1．理解太阳与行星间存在引力。2．能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式。二、过程与方法1．了解行星与太阳间的引力公式的建立和发展过程。2．体会推导过程中的数量关系。三、情感、态度与价值观了解太阳与行星间的引力关系，从而体会到大自然的奥秘。教学重点对太阳与行星间引力的理解。教学难点运用所学知识对太阳与行星间引力的推导。课时安排1课时。教学过程一、导入新课教师活动：开普勒在前人的基础上，经过计算总结出了他的三条定律，请同学们回忆一下，三条定律的内容是什么？（学生回答）教师活动：开普勒第三定律适用于圆轨道时，是怎样表述的？（学生回答）教师活动：通过对开普勒定律的学习，知道了行星运动时所遵循的规律，即行星怎样运动？那么行星为什么要做这样的运动呢？二、新课教学许多科学家都对运动的原因提出了各种猜想。牛顿在前人对惯性研究的基础上，认为：以任何方式改变速度（包括方向）都需要力。因此，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该是太阳对它的引力，所以，牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速第41页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)度与太阳对它的引力联系起来了。（一）太阳对行星的引力教师活动：引导学生阅读教材，出示提纲，让学生在练习本上独立推导：1.行星绕太阳做匀速圆周运动，写出行星需要的向心力表达式，并说明式中符号的物理意义。2.行星运动的线速度v与周期T的关系式如何？为何要消去v？写出要消去v后的向心力表达式。3.如何应用开普勒第三定律消去周期T？为何要消去周期T？4.写出引力F与距离r的比例式，说明比例式的意义。教师活动：投影学生的推导过程，点评。师生交流讨论或大胆猜测。明确：1．既然把椭圆轨道简化为圆形轨道，由第二定律：行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，可知：行星做匀速圆周运动。2．猜想：太阳对行星的引力，并且此引力等于行星做圆周运动所需要的向心力。423．选择mT2r，因为在日常生活中，行星绕太阳运动的线速度v、角速度不易观测，但周期T比较容易观测出来。R34．由开普勒第三定律可知，=k并且k是由中心天体的质量决定的。因此可对此式变T2R3形为T2=。k合作交流根据对上述问题的探究，让学生分组交流合作，推导出太阳对行星的引力的表达式。设行星的质量为m，行星到太阳的距离为r，公转周期为T，根据牛顿第二定律可得太阳对42行星的引力为：FmT2r①rr2k3由开普勒第三定律=k可得T2=②T24π2rm4π2rkm由①②得：Fm4π2kr2r3r3km即F＝4π2kr2③③式表明：太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比。第42页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)点评：通过对上述问题探究，使学生了解物理问题的一般处理方法：抓住主要矛盾，忽略次要因素，大胆进行科学猜想，体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。（二）行星对太阳的引力教师活动：行星对太阳的引力与太阳的质量M以及行星到太阳的距离r之间又有何关系？请在练习本上用学过的知识推导出来。学生活动：在练习本上用牛顿第三定律推导行星对太阳的引力F′与太阳的质量M以及行星到太阳的距离r之间的关系。教师活动：投影学生的推导过程，点评。学生思考、归纳、代表发言。明确：1．两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上。2．根据牛顿第三定律和太阳对行星的引力满足的关系可知：行星对太阳的引力F大小应该与太阳质量M成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比，也就是FM。2r（三）太阳与行星间的引力教师活动：综合以上推导过程，推导出太阳与行星间的引力与太阳质量、行星质量、以及两者距离的关系式。看看能够得出什么结论？学生活动：在练习本上推导出太阳与行星间的引力表达式。教师活动：投影学生的推导过程，点评。点评：通过学生独立推导，培养学生逻辑推理能力，同时让学生感受探究新知的乐趣。教师活动：引导学生就教材“说一说”栏目中的问题进行讨论，总结、点评。对公式的说明：（1）公式表明，太阳与行星间的引力大小，与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比。（2）式中G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。（3）太阳与行星间引力的方向沿着两者的连线方向。（4）我们沿着牛顿的足迹，一直是在已有的观测结果（开普勒行星运动定律）和理论引导（牛顿运动定律）下进行推测和分析，观测结果仅对“行星绕太阳运动”成立，这还不是万有引力定律。三、课堂小结通过本节课的学习，我们了解了：第43页共118页最新人教版高中物理必修二全册教案(全册共118页)1．太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比。2．行星对太阳的引力大小与太阳的质量M成正比，与太阳到行星的距离的二次方成反比。3．太阳与行星间的引力与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的平方成反比：MmFr2写成等式FGMm。r2四、课堂训练1.下列说法正确的是（）。A.行星绕太阳的椭圆轨道可以近似地看作圆形轨道，其向心力来源于太阳对行星的引力B.太阳对行星的引力大于行星对太阳的引力，所以行星绕太阳运转而不是太阳绕行星运转C.太阳对行星的引力等于行星对太阳的引力，其方向一定在两者的连线上D.所有行星与