高中物理《曲线运动》教案13 新人教版必修2.doc

6.1 曲线运动新课标要求（一）知识与技能1、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。2、知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上。（二）过程与方法1、体验曲线运动与直线运动的区别。2、体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化。（三）情感、态度与价值观l、能领略曲线运动的奇妙与和谐，增强对科学的好奇心与求知欲。2、激发参与科技活动的热情，善于将物理知识应用于生活和生产实践中。教学重点1、物体做曲线运动的方向的判定.2、物体做曲线运动的条件.教学难点1、理解曲线运动是变速运动。2、会根据物体做曲线运动的条件分析具体问题。教学方法教师启发、引导，实验法、归纳法、讨论、交流学习成果。教学工具小钢球、条形磁铁。教学过程（一）引入新课设问：物体的运动从轨迹的不同可以分为两大类，是哪两类？请举例说明。结论：直线、曲线两种.总结点评学生的发言情况，引出课题。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。所以，研究曲线运动的特点，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。（二）进行新课1、曲线运动速度的方向举例：(1)在砂轮上磨刀具时，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出；(2)撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转，伞面上的水滴沿伞边各点所划圆周的切线方向飞出。提出问题：曲线运动中速度的方向是时刻改变的，该怎样确定物体的速度方向呢？（引导学生阅读教材33页有关内容，明确切线的概念。）强调：质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是沿曲线的这一点的切线方向。强化训练：曲线滑梯如图所示，试标出人从滑梯上滑下时在A、B、C、D各点的速度方向.提问： a：速度是矢量，既有大小，又有方向。那么速度的变化包含哪几层含义？b：有人说，作曲线运动的物体一定具有加速度，该怎样理解？c：由以上两个问题，可以更进一步概括出曲线运动的运动学特征，应该怎样描述？强调：只要速度的大小、方向中的一个或两个同时变化，就表示速度矢量发生了变化；既然曲线运动是变速运动，那么由a=可得作曲线运动的物体一定具有加速度；曲线运动中速度的方向时刻在改变，所以曲线运动是变速运动。2、物体作曲线运动的条件演示实验：利用磁铁，使小钢球加速仍做直线运动，减速仍做直线运动，做曲线运动。总结：磁铁对小钢球施加了一个力的作用，用F表示这个力，用v表示小钢球的速度，则直线加速：F的方向与v的方向在一条直线上，但方向相同.直线减速：F的方向与v的方向在一条直线上，但方向相反.曲线运动：F的方向与v不在一条直线上，成一角度.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，物体就做曲线运动课堂练习：.如图所示是标枪运动路线的示意图，请回答下面问题 画出它在各点的速度方向. 画出标枪在各点的受力方向(不计空气阻力). 说明标枪的运动轨迹为什么是曲线.从作出的图中可看出，力的方向总是指向轨迹弯曲的内侧，这是否可作为一条规律。（三）课余作业：课后讨论P34“问题与练习”中的问题。6.2运动的合成与分解知识与技能1、在具体问题中知道什么是合运动，什么是分运动。2、知道合运动和分运动是同时发生的，并且互不影响。3、知道运动的合成和分解的方法遵循平行四边形法则。过程与方法使学生能够熟练使用平行四边形法则进行运动的合成和分解情感态度与价值观使学生明确物理中研究问题的一种方法，将曲线运动分解为直线运动。教学重点对一个运动能正确地进行合成和分解。教学难点具体问题中的合运动和分运动的判定。 教学过程（一）导入：上一节我们学习了曲线运动，它比直线运动复杂，为研究复杂的运动，就需要把复杂的运动分为简单的运动，本节课我们将利用坐标系来学习一种常用的一种方法运动的合成和分解。（二）新课教学：1、合运动和分运动（1）做课本演示实验：a在长约80100cm一端封闭的管中注满清水，水中放一个由红蜡做成的小圆柱体R（要求它能在水中大致匀速上浮），将管的开口端用胶塞塞紧。b，将此管紧贴黑板竖直倒置，在蜡块就沿玻璃管匀速上升，做直线运动，记下它由A移动到B所用的时间。c：然后，将玻璃管重新倒置，在蜡块上升的同时，将玻璃管水平向右匀速移动，观察到它是斜向右上方移动的，经过相同的时间，它由A运动到C：（2）分析：红蜡块可看成是同时参与了下面两个运动，在玻璃管中竖直向上的运动（由A到B）和随玻璃管水平向右的运动（由A到D），红蜡块实际发生的运动（由A到C）是这两个运动合成的结果。（3）总结得到什么是分运动和合运动a：具有某一方面效果的运动叫做分运动。例如，红蜡块沿玻璃管在竖直方向的运动和随管做的水平方向的运动，物体实际发生的运动叫做合运动。b：合运动的（位移、速度）叫做合（位移、速度）分运动的（位移、速度）叫做分（位移、速度）c：两分运动具有独立性、合运动与分运动具有等时性。d：所有分运动的共同效果可与合运动等效代替，即具有等效性。2、运动的合成和分解：水平运动：xvxt竖直运动：yvyt合运动：s t tanv（1）（2）运动的合成和分解遵循平行四边形法则（三）例题、课后练习分析1、要求学生阅读课本例题。2、分析讲解。3、课后练习的提问分析。（四）总结、作业63探究平抛运动的规律（一）知识与技能知道平抛运动的特点为是初速度方向水平，只受重力作用，运动轨迹是抛物线。知道平抛运动形成的条件。理解平抛运动是匀变速运动，其加速度为g。能应用平抛运动的规律分析实际问题。（二）过程与方法在知识教学中应同时进行科学研究过程教育，本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学，应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线：观察现象初步分析猜测实验研究得出规律重复实验鉴别结论。利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”“正交分解”的思想方法。（三）情感、态度与价值观通过重复多次实验，进行共性分析，归纳分类，达到鉴别结论的教育目的，同时还能进行理论联系实际的教育。（四）教学重点 平抛运动的特点和规律（五）教学难点 平抛运动的规律（六）教具 平抛竖落仪（七）教学过程新课导入提问引入：在什么情况下物体做曲线运动？合运动和分运动之间以及各个分运动之间存在什么关系呢？当物体所受的合力跟它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。合运动和分运动所经历的时间一定是相同的，这是等时性原理；各个分运动之间是相互独立、互不影响的，这是独立性原理。在学习了曲线运动的基本概念和处理方法以后，我们应该把这些理论应用到实际的曲线运动中来，这就是我们这一节课要讨论的运动平抛运动。新课教学一、抛体运动演示实验：把一个粉笔头以任意角度向空中抛出。提出问题：粉笔头做什么运动？粉笔头受到哪些力作用？曲线运动。重力和空气阻力。但一般情况下空气阻力相对于重力可以忽略不计。在现实生活中还有哪些运动与粉笔头的运动相似？小结：、以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的运动叫做抛体运动。初速度沿水平方向的抛体运动叫做平抛运动。抛体运动还有竖直上抛、竖直下抛、斜向上抛、斜向下抛。二、平抛运动竖直方向的运动规律引导学生参考课本的图6.3-2，猜测做平抛运动的物体在竖直方向可能做什么运动？依据是什么？由于做平抛运动的物体只受重力作用，所以竖直方向可能做自由落体运动。演示实验：用平抛竖落仪做对比实验，改变仪器的高度重复多次实验，观察（听）实验现象。提出问题：两个物体各做什么运动？本实验说明了什么问题？一个小球做自由落体运动，一个物体做平抛运动。两个小球总是同时落地，说明两个小球在竖直方向的运动是相同的，即平抛运动在竖直方向做的是自由落体。三、平抛运动水平方向的运动规律提出问题：能不能用与研究竖直方向的运动规律类似的方法研究水平方向的运动？可以，理论依据是小球在水平方向不受力的作用，猜测应该做匀速直线运动，所以可以用评价手册P41例1的装置进行实验验证。我们还可以从另一个角度来探究水平方向的运动规律，如果能够知道平抛运动的物体在相等的时间间隔内（控制变量）水平方向的位移，就可以判断水平方向做什么运动了。要这样进行处理的话，就要解决好下面的几个问题。设法通过实验得到平抛运动的轨迹。在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置。测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点。那么怎样找经过相等时间物体所在的位置？根据已经得到的竖直方向的规律，因为竖直方向做自由落体运动，而初速度为零的匀变速直线运动的物体在相等时间间隔内的位移之比为。所以，只要在轨迹上找到纵坐标满足上述条件的点，相邻点之间的时间间隔就相等。获得轨迹的方法用课本上的参考案例。实验注意事项：（）贴有坐标纸的板要处在竖直平面内，小球的运动轨迹与板平行。（）调节斜槽末端水平，使小球飞出时的速度是水平方向。可以用小球来检验。（）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。（）在斜槽末端的上方（纵坐标上且比末端高球的半径）标出坐标原点。（）每次从同一高度无初速释放小球。（）描点时，应使视线与所描的点齐平。h4h9hxyO图像的处理如右图所示，通过比较相邻点之间的水平位移的关系可以知道物体在水平方向做什么运动。课堂练习物体做平抛运动的飞行时间由决定。物体做平抛运动时，水平位移由决定。平抛运动是一种曲线运动。问题与练习。问题与练习。.抛体运动的规律知识与技能掌握抛体运动的一般研究方法。掌握抛体运动的位置与速度。过程与方法掌握平抛运动的特点，能够运用平抛运动规律解决有关问题。通过实例分析再次体会平抛运动的规律情感、态度与价值观通过对一般抛体运动的研究体会分解与合成是处理复杂运动的一般方法。教学重点分析归纳抛体运动的规律教学难点运用数学知识分析归纳抛体运动的规律教学过程回顾上一节课的探究实验，平抛运动在两个方向各做什么运动？本节课从动力学的角度对平抛运动的规律进行进一步分析。一、平抛运动物体的位置做平抛运动的物体由于水平方向不受力的作用，根据牛顿第一定律，物体在水平方向做的是匀速运动；在竖直方向，物体没有初速度，但受到重力作用，所以物体在竖直方向做的是自由落体运动。如果以水平方向为x轴，以竖直向下为y轴，以抛出点为坐标原点建立坐标系，并从这一时刻开始计时，则物体在任意时刻的坐标为：x=vt （） （） xyvyvxvOxy?由（）（）两式消去t可以得到，对于一个具体的平抛运动，v和g是常数，所以这是初中学过的抛物线方程，即：1、平抛运动的轨迹是一段抛物线。2、平抛运动的位移（1）水平位移x=vt（2）竖直位移 （3）合位移S=，与水平方向的夹角tan=二、平抛运动物体的速度根据平抛运动在水平方向和竖直方向的规律，可以求出物体在任意时刻水平方向和竖直方向的速度为vx=v vy=gt。物体在任意时刻的速度（即合速度）可以按照勾股定理求得，由右上图可得1、水平分速度vx=v02、竖直分速度vy=gt 3、与水平方向的夹角为。xyvxvyOv三、斜抛运动、两个分运动我们可以把斜向初速度分解为水平方向和竖直方向，水平方向由于不受力，仍然做匀变速直线运动，竖直方向由于受到重力作用，做的是加速度为g的竖直上抛或竖直下抛运动。、斜抛运动的位置我们以斜向上抛为例，与平抛类似建坐标系，如图。因为vx=vcos，vy=vsin。所以x=vcost、斜抛运动的速度在任意时刻两个方向的速度分别为vx=v0cos vy= v0sin-gt物体的实际速度（即合速度）为方向根据两个分速度决定。四、例题与作业分析课本的例、P44第3题。2、作业P43-44 第1、2两题。65 圆周运动知识与技能 1、知道什么是圆周运动及匀速圆周运动。 2、理解什么是线速度、角速度。 3、理解线速度、角速度和周期之间的关系。 4、能够用匀速圆周运动的有关公式分析和计算有关问题。过程与方法运用极限法理解线速度的瞬时性，掌握如何运用圆周运动的特点去分析有关问题。体会有了线速度以后为什么还要引入角速度，运用数学知识推导角速度的单位。情感态度价值观通过极限思想和数学知识的运用，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点。教学重点理解线速度、角速度及它们之间的关系。教学难点 理解匀速圆周运动是变加速运动。 教学过程 （一）提问引入 问题一：请列举生活中有哪些常见的圆周运动（转动的电风扇上各点的运动，地球和各个行星绕太阳的运动等，其轨迹的共同特点是圆。）问题二：最简单的圆周运动是什么？（匀速圆周运动，许多圆周运动可近似为匀速圆周运动） 问题三：怎样描述做圆周运动的物体的运动快慢呢？ （二）新课教学 一、线速度 分析：，物体在做圆周运动时运动的时间增大，通过的弧长也随之增大，所以对于某一圆周运动而言，与的比值越大，物体运动得越快。 1、线速度：物体做匀速圆周运动时，通过的弧长与时间的比值就是线速度的大小。用符号v表示. 线速度是物体做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。线速度的方向在圆周各点的切线方向上。3、质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。讨论：匀速圆周运动的线速度是不变的吗？ 结论：因为匀速圆周运动的线速度的方向在不断变化，因此，它是一种变速运动。这里的“匀速”是指速率不变。 二、角速度 要求学生阅读课文 “角速度”内容，并思考： 1、角速度是表示 的物理量 2、角速度等于 和 的比值，即。 3、角速度的单位是_技术中也用转速来描述质点做圆周运动的快慢，转速指的是单位时间转过的圈数，常用n表示。单位是_或_ 说明“对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度是恒定的”并强调角速度单位的写法 rad / s。三、周期 阅读课本并思考：1、 叫周期（T）， 叫频率（f）； 2、它们的单位分别是什么？3、周期和频率之间的关系是怎样的 ？ 四、线速度、角速度、周期间的关系学生阅读课文“线速度、角速度间的关系”内容。由 联立解出：1、能否进一步找出线速度、角速度、周期之间的关系？ v=2r/T =2/T v=r 2、 讨论v=r （1）当v一定时，与r成反比 （2）当一定时，v与r成正比 （3）当r一定时，v与成正比五、课堂小结匀速圆周运动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：线速度：v=s/t 角速度：周期与频率：f=1/T 相互关系：v=2r/T =2/T v=r六、课堂练习 1：分析下图中，A、B两点的线速度有什么关系？分析得到：主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中，皮带（链条）上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等。 2：分析下列情况下，轮上各点的角速度有什么关系？ 分析得到：同一轮上各点的角速度相同。 3、课本上的“思考与讨论” 4、 课本P47练习四（1）、（2）、（3）、（4）、（5） 6.6向心加速度 知识与技能 1、理解速度变化量和向心加速度的概念。 2、知道向心加速度和线速度，角速度的关系。 3、能够用向心加速度公式求有关问题。过程与方法体会用速度变化量的处理特点，体验向心加速度的导出过程，领会推导过程中用到的数学方法。情感态度价值观1、培养学生的思维能力和分析问题的能力，培养探究精神，感受成功的喜悦。重点难点重点：理解匀速圆周运动中产生加速度的原因，掌握向心加速度的确定方法和计算公式。 难点：向心加速度的方向的确定过程和其公式的推导过程。教学方法 讲授、推理、归纳教学过程设计在前面的学习中我们已经了解到曲线运动是变速运动，有加速度。那么做圆周运动的物体的加速度有何特点呢？由于加速度是矢量，所以既要考虑它的大小也要考虑它的方向。做圆周运动的物体的加速度的方向应该是怎样的呢？下面我们通过两个具体问题来加以猜测（介绍课本上P48页的两个例子）在例2中对小球进行受力分析可以发现小球的合力方向沿着细线的方向，可以作出的猜想是：圆周运动的物体的加速度可能沿着指向圆心的方向。但能不能讲任何圆周运动的方向都沿着指向圆心的方向呢？显然不可以，从两个例子我们不能得出普遍规律。要进行更严谨的数学论证。要搞清楚圆周运动的加速度的特点我们需要了解速度的变化量。一、速度的变化量如图：设质点在以上各种情况下速度的变化量可以用指向的矢量来表示。二、向心加速度有了速度的变化量的概念以后我们到底应该怎样表示圆周运动的加速度的方向呢？如图设质点做半径为r的匀速圆周运动。BAO甲OBA乙OBA丁OBA丙 由甲，乙，丙，丁四幅图中的变化趋势可以看出：当AB两点非常靠近的时候，就非常靠近且相等。当AB两点非常非常接近时趋向于垂直。即平行与半径，或者说指向圆心。由上面一般性的讨论我们可以得出更一般性的结论即：1、做匀速圆周运动的物体，加速度指向圆心。这个加速度叫做向心加速度。向心加速度的大小应该如何确定呢？由上面图丁可以看出三角形OAB和由，组成的矢量三角形相似。 所以 进一步解出 由 可以导出向心加速度的表达式为 2、把代入，可以推出 3、或三、课堂小结1 掌握怎样表示速度的变化量。2 匀速圆周运动的加速度的方向是指向圆心的，叫向心加速度。3 向心加速度的计算公式为，或四、课堂练习 课本P52 第1、2、3、4题6.7 向心力知识与技能 1、理解向心力的概念。 2、知道向心力与哪些因素有关，理解公式的确切含义并能用来计算。 3、能够应用向心力公式求解圆周运动的问题。 过程与方法根据牛顿第二定律得出匀速圆周运动的物体所受合外力的方向和大小，即向心力的大小和方向。通过锥摆实验粗略验证向必力的表达式。讨论变速圆周运动和一般曲线运动。情感态度价值观使用生活中的常见物品做实验，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在自己身边，对科学产生亲切感。教学重点 理解向心力公式的确切含义。教学难点 向心力公式的运用。 教学过程我们知道，如果物体不受力，将保持静止或匀速直线运动。我们还知道，力的作用效果之一是改变物体的运动状态，即改变物体速度的大小或（和）方向。所以，沿着圆周运动的物体合力一定不为零，那么做圆周运动的物体所受合力有什么特点呢？这就是这一节我们要研究的问题。一、向心力做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而是沿着一个圆周运动？那是因为它受到了力的作用。用手抡着一个被绳系着的物体，使它做圆周运动，是绳子的力在拉着它。月球绕着地球转动，是地球对月球的引力在“拉”着它。做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力。这个合力就叫做向心力，即：1、向心力：做匀速圆周运动的物体，会受到指向圆心的合力，这个合力叫做向必力。（1）向心力总是指向圆心，始终与线速度垂直，只改变速度的方向而不改变大小。（2）向心力是根据力的作用效果命名，可是各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。（3）如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的合外力；如果物体做非匀速圆周运动（线速度大小时刻改变），向心力并非是物体受到的合外力。如图，在线的一端系一个小球，另一端牵在手里，将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动，感受球运动时对手的拉力；改变小球转动的快慢、线的长度或小球的质量，感受向心力的变化跟那些因素有关。随着小球质量变大、角速度变大、转动半径变大，小球对手的拉力也变大，说明小球受的向心力变大。那么它们的定量关系怎样呢？把向心加速度的表达式代入牛顿第二定律，可得：2、向心力的大小 =二、向心力大小的粗略验证分析课本实验，加深对向心力的理解：1、用秒表记录钢球运动若干周的时间，再通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动的半径，算出线速度。 2、用天平测出钢球的质量。 3、用公式计算钢球所受的向心力。 4、利用F=mgtan算出向心力的大小。 5、比较两种方法得到的力，并对实验可靠性做评估。三、变速圆周运动和一般曲线运动物体做加速圆周运动时，合外力方向与速度方向夹角小于900，此时把F分解为两个互相垂直的分力：跟圆相切的Ft和指向圆心的Fn，如图所示，其中Ft只改变v的大小，Fn只改变v的方向，Fn产生的加速度就是向心加速度。同理，F与v的夹角大于900时，Ft使v减速，Fn改变v的方向，综上：1、同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动。FFtFnFtFnFOO链球运动员用力抡起链球时，是什么力使它加速的？小物体放在圆台上随圆台一起加速转动时，小物体受的摩擦力指向圆心吗？使物体加速的力是什么力？2、一般曲线运动运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动。一般的曲线运动可以把曲线分割成许多小段，每一小段看成一小段圆弧，然后当作许多半么不同的圆处理，再应用圆周运动的分析方法处理。四、课堂总结、练习和作业1、课堂总结。2、练习：P55第2、4、5题。 3、作业：P55第1、3题。6.8生活中的圆周运动知识与技能 1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。 2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。 3、会在具体问题中分析向心力的来源。过程与方法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情感态度价值观：培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法教学重点1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式 2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例教学难点理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力。教学方法讲授法、分析归纳法、推理法教学过程 （一）引入新课 1、复习提问： （1）如何求解向心加速度？ （2）向心力的求解公式有哪几个？ 2、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）新课教学一、运用向心力公式的解题步骤： （1）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。 （2）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。 （3）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公式列方程。 （4）解方程，对结果进行必要的讨论。 二、实例分析1、火车转弯 火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？ 是由轮缘和外轨的挤压产生的外轨对轮缘的弹力提供向心力，由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损