曲线运动教材分析

曲线运动教材分析 八十中王朝祥 教材地位 教学要求 教学建议 教材地位 从教材内容来看 继物体的平衡 匀变速直线运动之后 本章是牛顿运动定律的另一重要应用 包含平抛运动 圆周运动等典型运动类型 是高中物理教学的重点 从处理方法来看 平抛运动是匀变速曲线运动 加速度恒定 通过正交分解可以转化为两个方向的直线运动 这是运动的合成与分解的典型应用 匀速圆周运动是变加速曲线运动 处理时要把握好 确定轨道半径 分析受力 列方程 等关键环节 掌握好平抛运动 匀速圆周运动等模型的处理方法和运动规律 有利于分析带电粒子在电场 磁场 复合场中的运动 这几个模型是高中物理的重点和难点 教学要求 课程标准 抛体运动与圆周运动1 内容标准 1 会用运动合成与分解的方法分析抛体运动 例1 分别以物体在水平方向和竖直方向的位移为横坐标和纵坐标 描绘做抛体运动的物体的轨迹 2 会描述匀速圆周运动 知道向心加速度 3 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力 分析生活和生产中的离心现象 例2 估测自行车拐弯时受到的向心力 4 关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系 2 活动建议 1 通过查找资料 对比实际弹道的形状与抛物线的差异 并尝试做出解释 2 调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异 教学要求 会考要求 注 会考要求分A B C三个等级 A 知道 B 理解 C 应用 教学要求 高考要求 注 高考要求分 两个等级 对所列知识要知道其内容及含义 并能在有关问题中识别和直接使用 对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系 能够进行叙述和解释 并能在实际问题的分析 综合 推理和判断等过程中运用 教学要求 我理解的教学要求 1 基本要求 1 知道曲线运动的条件 会判断曲线运动的速度方向 知道曲线运动是变速运动 2 理解互成角度的两个匀速直线运动的合成 能进行简单的速度 位移 的合成 3 掌握平抛运动的处理方法 并能分析解决实际问题 4 会描述匀速圆周运动 含线速度 角速度的简单运算 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力 了解生活和生产中的离心现象 2 提高要求 1 会用运动合成与分解的方法分析抛体运动 含斜抛 2 能分析典型的圆周运动 水平面内的匀速圆周运动 竖直面内的变速圆周运动 并能进行相关讨论 如 临界条件 教学建议 1 1曲线运动 1 随处可见的曲线运动通过列举学生熟悉的实例 使学生认识到 在现实生活中曲线运动是普遍发生的 以提升学习兴趣 建议补充下列实例 并引导学生认识其运动轨迹 铺垫 教学建议 1 1曲线运动 2 曲线运动的速度方向 1 对教材的处理 教材第2页 实验探究 提供的实验直观性不强 建议结合图1 1 3 砂轮切割钢材时 火花飞溅 讲解 教材第3页 理论探究 体现了微元法思想 结合平均速度与瞬时速度的概念实施教学 在物理知识方面有助于学生理解 但忽略了学生在数学课中尚未学习一般曲线的切线这一事实 形成了数学障碍 建议教师引导学生阅读教材第24页课外阅读 圆周运动与一般曲线运动的关系 理解任何一条平滑的曲线都可以看作是由一系列不同半径的圆弧连接而成的 从而实现从 圆的切线 到 一般曲线的切线 的过渡 火花的运动方向 反映砂轮边缘质点的速度方向 切线方向 2 教学片段设计 分析教材图1 1 3 砂轮切割钢材时 火花飞溅 阅读教材第24页 圆周运动与一般曲线运动的关系 阅读教材第3页 理论探究 分析一般曲线运动的速度方向 教学建议 1 1曲线运动 教学建议 1 1曲线运动 3 曲线运动的条件 1 引导学生认识曲线运动的性质因为曲线运动的速度方向时刻在变化 曲线运动是一种变速运动 2 结合教材第3页 实验探究 分析曲线运动的条件 3 物体做曲线运动的条件 a与v0不共线 a指向轨迹的凹侧 建议 按 为锐角 直角 钝角讨论速度大小的变化情况 教学建议 1 1曲线运动 4 习题处理 1 练习与评价第3题 旋转的雨伞甩出水滴 若俯视 水滴的轨迹 若侧面观察 水滴的轨迹 4 习题处理 1 练习与评价第3题 旋转的雨伞甩出水滴 若俯视 水滴的轨迹 若侧面观察 水滴的轨迹 补充 2 课外阅读 香蕉球 的成因 建议结合伯努利方程解释 教学建议 1 2运动的合成与分解 1 定量探究小船的运动规律 补充 1 位置 2 轨迹 3 位移 4 速度 总结 运动的独立性 等时性 意图 体验运动的合成 为平抛的研究进行方法铺垫 教学建议 1 2运动的合成与分解 2 运动的合成 s v a是矢量 其合成遵守平行四边形定则 同一直线上运动的合成 教材第7页第2题 互成角度的运动的合成 教材第6页例题 合运动的轨迹取决于合加速度与合速度的方向关系 说明 建议教学中类比力的合成 教学建议 1 2运动的合成与分解 3 运动的分解 合运动是指物体的实际运动 运动分解的方法 按效果 或需要 确定分运动的方向 如 连带运动问题 教学建议 1 2运动的合成与分解 思考题 易 两个匀速直线运动的合运动一定是直线运动么 一个匀速直线运动与另一个匀加速直线运动的合运动一定是直线运动么 两个匀加速直线运动的合运动一定是直线运动么 建议 引导学生分解竖直上抛运动 竖直下抛运动 教学建议 1 2运动的合成与分解 小船过河问题河宽为d 水速为v1 船在静水中的速度为v2 分析渡河的最短时间与最小位移 教学建议 1 2运动的合成与分解 思考题 较难在小船过河问题中 水速恒定 船在静水中的速度满足v2 at 船头与河岸垂直 请在直角坐标系中分析小船的位置和运动轨迹 教学意图 引领学生掌握处理复杂运动的一般方法 运动的合成与分解 为下节课学习平抛运动消除障碍 教学建议 1 3平抛运动 1 认识平抛运动 v0水平 只受重力 联系其他抛体运动 教学建议 1 3平抛运动 3 平抛运动的规律 1 性质 匀变速曲线运动 2 轨迹 抛物线 3 运动规律 引导学生写出水平 竖直方向的加速度 速度 位移表达式 进一步描述运动轨迹 合位移 合速度 教学建议 1 3平抛运动 4 典型问题 1 速度三角形思考 以初速度v0水平抛出的小球落到一倾角为 的斜面上时 其速度方向与斜面垂直 分析小球的运动时间 易 建议 分解末速度 2 位移三角形思考 将一个小球从倾角 30 的足够长的斜面顶端 以初速度v0 5 0m s向下坡方向水平抛出 求 经历多少时间小球打到斜面上 易 经历多少时间小球离斜面的距离最大 难 教学建议 1 3平抛运动 建议 1 构造位移三角形 2 两种方法求解 教学建议 1 3平抛运动 3 实验题的两种处理方法 思考题 O点是抛出点么 如何计算初速度 教学建议 1 4斜抛运动 1 认识斜抛运动 1 特点 初速度斜向上只受重力 2 性质 匀变速曲线运动 教学建议 1 4斜抛运动 2 探究斜抛运动的规律 1 实验探究 2 理论探究 运动的分解 沿水平 竖直方向分解 水平方向的分运动是匀速直线运动 竖直方向的分运动是竖直上抛运动 建议 引导学生写出分运动的速度 位移 分析射程 发散 斜抛运动也可以看作沿初速度方向的匀速直线运动和自由落体运动的合运动 教学建议 1 4斜抛运动 教学建议 1 4斜抛运动 3 了解空气阻力对斜抛运动的影响 教学建议 2 1圆周运动 1 形形色色的圆周运动物体的运动轨迹是圆的运动叫做圆周运动 建议教学中引导学生借助教材第20页图2 1 1认识生活中的圆周运动 然后鼓励学生说出更多的圆周运动的实例 进一步启发学生描述物体的轨迹和圆心 教学意图 激发学习兴趣 为 2 3圆周运动的实例分析 适当铺垫 汽车转弯魔盘 2 从不同角度描述匀速圆周运动的快慢单位时间内通过的弧长 线速度v单位时间内转过的角度 角速度 转动一周所用的时间 周期T 教学建议 1 本节物理量多 建议教师引导学生推导各物理量间的关系式 在理解的基础上掌握 2 联系实际准备小问题 如钟表指针的转动周期 月球的公转周期等 易错 3 借助 练习与评价 强化典型问题 如第4题涉及共轴转动 链条传动 教学建议 2 1圆周运动 教学建议 2 2向心力和向心加速度 对教材的处理 教材按照 体验向心力 实验探究向心力与质量 角速度 半径的关系 向心力 向心加速度 的顺序编写 从感性认识到定量描述 符合学生认知规律 但向心力表达式的得出略显突兀 参照其他版本教材 本节教学也可以按照 速度变化量 向心加速度 向心力 实验验证 的顺序实施教学 方向 指向圆心 t 0 教学建议 2 2向心力和向心加速度 建议 通过分析实际问题准确理解向心力公式 1 魔盘转动时 靠近转轴的小朋友与靠近边缘的小朋友 哪个容易甩出 2 汽车转弯时一般要减速 为什么 在速度一定的情况下 为防止发生侧滑 汽车应该转大弯还是小弯 教学建议 2 2向心力和向心加速度 思考题 如图所示 轻绳的上端系于天花板上的O点 下端系有一只小球 将小球拉离平衡位置一个角度后无初速释放 当绳摆到竖直位置时 与钉在O点正下方P的钉子相碰 在绳与钉子相碰瞬间 以下哪些物理量的大小没有发生变化A 小球的线速度大小B 小球的角速度大小C 小球的向心加速度大小D 小球所受拉力的大小 教学意图 通过分析实际问题理解向心力公式 需要强化的问题 1 匀速圆周运动是变加速曲线运动 其a v大小不变 方向时刻在变化 2 向心力方向与速度方向垂直 只改变速度方向 不改变速度大小 向心力是效果力 3 物体做匀速圆周运动的条件 教学建议 2 2向心力和向心加速度 教学建议 2 3圆周运动的实例分析 1 水平面内的圆周运动 以圆锥摆为例 规范解题步骤定轨迹 定圆心 定半径 分析力 列方程求解 教学建议 2 3圆周运动的实例分析 其他实例 什么力提供向心力 习题模型 教学建议 2 3圆周运动的实例分析 教学意图 通过模型题引导学生巩固知识 规范解题过程 思考题 如图 内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面 圆锥筒固定不动 两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动 则 球A的角速度大于球B的角速度 球A的线速度大于球B的线速度 球A的运动周期小于球B的运动周期 球A对筒壁的压力大于球B对筒壁的压力 教学建议 2 3圆周运动的实例分析 2 竖直面内的圆周运动 以汽车过拱桥为例 思考 汽车过拱桥时速度不能太快 为什么 速度多大时 汽车对桥面恰好无压力 教学建议 一题多问 一题多变 教学建议 2 3圆周运动的实例分析 其他实例 习题模型 通过最高点的临界条件 绳外轨杆内 外轨 教学建议 2 3圆周运动的实例分析 思考题 如图所示 长0 5m的轻质细杆 一端固定有一个质量为3kg的小球 另一端由电动机带动 使杆绕O在竖直平面内作匀速圆周运动 小球的速率为2m s 取g 10m s2 则A 小球通过最高点时 对杆的拉力大小是6NB 小球通过最高点时 对杆的压力大小是24NC 小球通过最低点时 对杆的拉力大