《曲线运动》教案

《曲线运动》教案【教材分析】本节课所采用的教材是人教版高中物理必修第2册第五章第一节的内容。本节内容是这一章的基础，要求学生学习后知道曲线运动的速度方向，理解物体作曲线运动的条件。“曲线运动”作为本章的开篇，总体介绍了曲线运动的诸多特征：运动的轨迹为曲线的运动叫做曲线运动；曲线运动是一个变速运动；质点作曲线运动某一点的速度方向沿着曲线该点的切线方向；物体作曲线运动的条件是物体所受的作用力与速度方向不在一条直线上。学习了本节的知识，才能更好的理解和掌握平抛运动、圆周运动等几个特殊的曲线运动，为后面的学习打下基础。可以说本节是一个总述，介绍所有曲线运动的特点，后面的几小节作为分支，本章总体看有着从普遍到特殊的安排特点。【教学目标与核心素养】一、教学目标1.知道曲线运动的瞬时速度方向,能运用极限思想理解瞬时速度的方向,并会在轨迹图上画出某点的速度方向.2.理解曲线运动是变速运动,知道物体做曲线运动的条件.3.能运用牛顿第二定律和分解与合成的方法分析曲线运动,进一步理解运动与相互作用的观念.二、核心素养物理观念：曲线运动、切线的概念科学思维：能够理解物体做曲线运动的条件，能够运用其规律，分析解决简单的物理问题科学探究：通过实验研究物体做曲线运动的条件科学态度与责任：会判断生产、生活中物体做曲线运动的速度方向【教学重点】1．什么是曲线运动。2．物体做曲线运动的方向的确定。3．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．用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件，能用曲线运动相关知识解决实际的问题。【教学过程】导入新课实验1：竖直向上将糖抛出我手上是一块糖，现在我将糖竖直向上抛出，你观察到的糖的运动轨迹是怎样的呢？教师总结：糖的运动轨迹是直线。实验2：斜抛出糖果现在我再来抛一次糖，谁接住了，这块糖就归谁了。但是不能光忙着接糖，要注意观察糖的运动轨迹发生了怎样的变化？教师总结：可以看到糖的运动轨迹已经不再是直线了，糖在空中划过了一道优美的曲线。今天咱们就来研究这种不同于直线运动的运动形式—曲线运动新课教学探究点一曲线运动及其速度方向“丢沙包”游戏曾经风靡大江南北，是一个经典的群体性游戏，极受孩子们欢迎。(1)丢出的沙包在空中做直线运动还是曲线运动？(2)沙包运动的速度在不同时刻有什么特点？曲线运动一定是变速运动吗？提示：(1)曲线运动。1．曲线运动：轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。(2)速度方向时刻发生变化，都沿该时刻曲线的切线方向；曲线运动一定是变速运动。1．曲线运动：轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。2．曲线运动的速度方向：做曲线运动的物体，在任一时刻(或位置)的瞬时速度方向与该时刻质点所在位置处曲线的切线方向一致，并指向物体运动的方向，如图所示。3.速度的特点：速度是矢量，既有大小，又有方向。物体做曲线运动时，速度大小可能变化，也可能不变化，速度方向一定变化；加速度一定不为零。4.曲线运动类型及判断方法(1)看物体所受的合力。若物体所受的合力为恒力，则它做匀变速曲线运动；若物体所受的合力为变力，则它做非匀变速曲线运动。(2)看物体的加速度。若物体的加速度不变，则它做匀变速曲线运动；若物体的加速度变化，则它做非匀变速曲线运动。下图所示的是一位跳水队员在空中完成动作时头部的运动轨迹，最后运动员以速度v沿竖直方向入水。在轨迹的a、b、c、d四个位置中，头部的速度沿竖直方向的是()A．a位置 B．b位置C．c位置 D．d位置C[物体做曲线运动，轨迹上任一点的切线方向为速度方向，由图可知，c点的速度方向竖直向下，故C正确。]探究点二物体做曲线运动的条件如图所示，将圆弧形滑轨放在铺了一层白纸的平滑桌面上，使其底端与桌面相切，让钢球从圆弧形滑轨滚下以获得一定的初速度。为便于观察，在离开滑轨处沿钢球运动方向用直尺在白纸上画一直线。试根据上述实验讨论：(1)将条形磁铁沿直线放置(图甲)，当钢球从滑轨滚下时，观察钢球做什么运动。钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？(2)将条形磁铁放在钢球运动路线的旁边(图乙)，钢球从滑轨滚下时，观察钢球做什么运动。钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？(3)根据上述实验现象，总结物体做曲线运动的条件是什么。提示：(1)钢球做加速运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向相同。(2)钢球做曲线运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向不在同一条直线上。(3)物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上。1．物体做曲线运动的条件(1)动力学的角度：合力与速度方向不共线。(2)运动学的角度：加速度与速度方向不共线。2．合力与轨迹的关系：物体在做曲线运动时，它所受的合力总是指向运动轨迹曲线的凹侧，物体的加速度也指向该曲线的凹侧(如图)。3．物体做曲线运动的“一定”与“不一定”(1)“一定”：物体受到的合外力(加速度)一定不为零；物体所受合外力(加速度)的方向与其速度方向一定不在同一直线上。(2)“不一定”：物体受到的合外力(加速度)不一定变化，即物体受到的合外力可以是恒力，也可以是变力。(多选)关于曲线运动的条件，以下说法正确的是()A．物体受变力作用才可能做曲线运动B．物体受恒力作用也可能做曲线运动C．物体所受的合外力为零时不可能做曲线运动D．只要所受的合外力不为零，物体就一定做曲线运动BC[物体做曲线运动的条件是合外力的方向与速度的方向不在同一直线上，而不管这个力是恒力还是变力，故A错误，B正确。当物体所受的合外力为零时，其加速度一定为零，此时不可能做曲线运动，故C正确。如果受到的合外力不为零，但合外力的方向与速度的方向在同一直线上，物体将做直线运动，故D错误。](2020·江苏南通海安中学高一联考)如图所示，高速摄像机记录了一名擅长飞牌、射牌的魔术师的发牌过程，虚线是飞出的扑克牌的轨迹，则扑克牌所受合外力F与速度v的关系正确的是()A[做曲线运动的物体速度方向沿切线方向，而受到的合力应该指向运动轨迹曲线的内侧，由此可以判断B、C、D错误，A正确。][解题通法]确定曲线运动的轨迹的方法(1)做曲线运动的物体，运动轨迹不断改变，其改变后的轨迹处在运动方向与合外力方向构成的夹角之间，且偏向合外力所指的一侧。(2)若物体在恒力作用下做曲线运动，物体的运动轨迹越来越接近力的方向，但不会与力的方向相同eq\o(。,\s\do4(,))课堂练习1．物体受恒力作用，合力与速度成锐角，则物体做_______运动（选填“直线”或“曲线”），速率将_______（选填“增大”或“减小”）。答案：曲线；增大2．当物体所受__________的方向与它的_______方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。答案：合外力；速度3．一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内（）A．速度一定在不断地改变，加速度也一定不断地改变B．速度方向一定不断地改变，加速度可以不变C．速度大小可以不变，加速度一定不断地改变D．速度可以不变，加速度也可以不变答案：B4．如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点，这时突然使它所受的力反向，但大小不变，即由F变为-F，在此力的作用下，关于物体以后的运动情况，下列说法中正确的是（）A．物体不可能沿曲线Ba运动B．物体不可能沿直线Bb运动C．物体不可能沿曲线Bc运动D．物体不可能沿原曲线BA返回答案：ABD课堂小结1．曲线运动：轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。2．曲线运动的速度方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。3．物体做曲线运动的条件（1）物体具有初速度。（2）物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上，而是成一角度。板书一、曲线运动及其速度的方向1．轨迹是曲线的运动2．速度方向（1）速度不断变化（2）沿着曲线的切线方向二、曲线运动的条件物体所受合力方向跟它的速度方向不在同一直线上。巩固提升合格考达标练1.在第23届冬奥会闭幕式上“北京八分钟”的表演中,轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹(如图所示)。在此过程中轮滑演员()A.速度始终保持不变B.运动状态始终保持不变C.速度方向沿曲线上各点的切线方向D.所受合力方向始终与速度方向一致答案C解析轮滑演员做曲线运动,速度方向不断变化,运动状态不断变化,故A、B错误;做曲线运动的轮滑演员的速度方向沿曲线上各点的切线方向,C正确;轮滑演员所受合力方向与速度方向不在同一条直线上,D错误。2.做曲线运动的物体,在运动过程中一定发生变化的物理量是()A.速率 B.速度 C.加速度 D.合力答案B解析做曲线运动的物体的速度方向一定变化,但大小可能变化,也可能不变,选项B正确,A错误;做曲线运动的物体一定受力且具有加速度,力和加速度可能不变,也可能变化,选项C、D错误。3.翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目。如图所示,翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下,在圆形轨道内依次经过A、B、C三点。下列说法正确的是()A.过山车做匀速运动B.过山车做变速运动C.过山车受到的合力等于零D.过山车经过A、C两点时的速度方向相同答案B解析过山车做曲线运动,其速度方向时刻变化,速度是矢量,故过山车的速度是变化的,即过山车做变速运动,A错误,B正确;过山车做变速运动,即运动状态时刻变化,因此其所受合力一定不为零,C错误;过山车经过A点时速度方向竖直向上,经过C点时速度方向竖直向下,D错误。4.(2021山东青岛高一检测)如图所示的陀螺是民间较早的娱乐工具,也是我们很多人小时候喜欢玩的玩具。从上往下看(俯视),若陀螺立在某一点顺时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺上,则被甩出的墨水径迹可能是()答案D解析陀螺边缘上的墨水沿切线方向飞出,所以A、B错误;陀螺立在某一点顺时针匀速转动,所以墨水滴的方向要与顺时针方向的前方一致,故C错误,D正确。5.如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点,这时突然使它所受的力反向而大小不变,即由F变为-F,关于在此力作用下物体以后的运动情况,下列说法正确的是(图中Bb为B点切线方向)()A.物体可能沿曲线Ba运动B.物体可能沿直线Bb运动C.物体可能沿曲线Bc运动D.物体可能沿原曲线由B点返回A点答案C解析物体在B点时的速度vB沿B点的切线方向,即沿Bb方向。物体在恒力F作用下沿曲线运动,恒力F指向轨迹内侧,当恒力F反向后,可知物体以后可能沿曲线Bc运动,故选项C正确。6.一个做匀速直线运动的物体突然受到一个与运动方向不在同一条直线上的恒力作用时,则物体()A.继续做直线运动B.一定做曲线运动C.可能做直线运动,也可能做曲线运动D.运动的形式不能确定答案B解析物体做匀速直线运动,则合力一定为零。现受到一个与运动方向不在同一条直线上的恒力作用,则物体一定做曲线运动。7.如图所示,物体沿曲线由a点运动至b点,关于物体在ab段的运动,下列说法正确的是()A.物体的速度可能不变B.物体的速度不可能均匀变化C.a点的速度方向由a指向bD.ab段的位移大小一定小于路程答案D解析做曲线运动的物体的速度方向时刻改变,故A项错误;做曲线运动的物体必定受到力的作用,当物体所受到的合力为恒力时,物体的加速度恒定,速度均匀变化,B项错误;ɑ点的速度方向沿ɑ点的切线方向,C项错误;做曲线运动的物体的位移大小一定小于路程,D项正确。等级考提升练8.(2021北京丰台区高一月考)设想如果自行车车轮没有了挡泥板,当车轮上所粘的泥巴因车轮快速转动而被甩落时,不考虑空气阻力的作用,下列说法正确的是()A.泥巴在最初一段时间内,将做匀速直线运动B.任何情况下被甩落,泥巴都是做曲线运动C.泥巴离开车轮时的速度方向没有任何规律可循D.泥巴做曲线运动的条件是所受重力与它的速度方向不在同一直线上答案D解析泥巴在离开车轮的瞬间,若速度的方向竖直向上或竖直向下,则速度的方向与重力的方向在同一条直线上,泥巴将做直线运动,在其余的情况下泥巴速度的方向与重力的方向不在同一条直线上,所以将做曲线运动,故A、B错误,D正确;泥巴离开车轮时的速度方向沿车轮的切线的方向,故C错误。9.某质点受到五个恒力的作用而做匀速直线运动,现将其中一个与速度方向相反的恒力的大小逐渐减小到零,保持其他四个力不变,则此过程中()A.质点可能做曲线运动B.质点可能继续做匀速直线运动C.质点加速度方向与原速度方向相同,速度增加得越来越快D.质点加速度方向与原速度方向相反,速度减小得越来越慢答案C解析由题意可知,五个力的合力为零,除去与速度方向相反的这个力,另外四个力的合力与速度方向相同且与这个力等大,将这个力逐渐减小的过程中,另四个力的合力不变,则这五个力的合力与速度同向,且逐渐增大,根据牛顿第二定律可知,加速度逐渐增大且与速度同向,故质点继续做直线运动,且加速度逐渐增加,故C正确。10.(2021天津和平区检测)在足球场上罚任意球时,运动员踢出的“香蕉球”,在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门,守门员“望球莫及”,其轨迹如图所示。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向,下列说法正确的是()A.合力方向与速度方向在同一条直线上B.合力方向沿轨迹切线方向,速度方向指向轨迹内侧C.合力方向指向轨迹内侧,速度方向沿轨迹切线方向D.合力方向指向轨迹外侧,速度方向沿