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文檔簡介
1、高一物理教案人教版【篇一:高一物理必修2教案(人教版)】 物理必修二全冊教案 第五章曲線運動 5.1 曲線運動 三維教學目標 1、知識與技能 l知道曲線運動中速度的方向,理解曲線運動是一種變速運動; 2知道物體做曲線運動的條件是所受的合外力與它的速度方向不在一條直線上。 2、過程與方法 1體驗曲線運動與直線運動的區別; 2體驗曲線運動是變速運動及它的速度方向的變化。 3、情感、態度與價值觀 1能領略曲線運動的奇妙與和 諧,開展對科學的好奇心與求知欲; 2有參與科技活動的熱情,將物理知識應用于生活和生產實踐中。 教學重點:什么是曲線運動;物體做曲線運動的方向確實定;物體做曲線運動的條件。教學難點
2、:物體微曲線運動的條件。 教學方法:探究、講授、討論、練習 教具準備:投影儀、投影片、斜面、小鋼球、小木球、條形磁鐵。 教學過程: 第一節曲線運動 一新課導入 前面我們學習過了各種直線運動,包括勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動等。下面來看這個小實驗,判斷該物體的運動狀態。 實驗:1演示自由落體運動,該運動的特征是什么?軌跡是直線 2演示平拋運動,該運動的特征是什么?軌跡是曲線 這里我們看到一種我們前面沒有學過的運動形式,它與我們前面學過的運動形式有本質的區別。前面我們學過的運動的軌跡都是直線,而我們現在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。 概念:軌跡是曲線的運動叫
3、曲線運動。其實曲線運動是比直線運動普遍的運動情形,現在請大家舉出一些生活中的曲線運動的例子?微觀世界里如電子繞原子核旋轉;宏觀世界里如天體運行;生活中如投標搶、擲鐵餅、跳高、既遠等均為曲線運動 二新課教學 1、曲線運動速度的方向 在前面學習直線運動的時候我們已經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,現在我們又學習了曲線運動,大家想一想我們該如何確定曲線運動的速度方向?在解決這個問題之前我們先來看幾張圖片(如圖61l、612)。 觀察圖中所描述的現象,你能不能說清楚,砂輪打磨下來的熾熱的微粒。飛出去的鏈球,它們沿著什么方向運動? 射出的火星是砂乾與刀具磨擦出的
4、微粒,由于慣性,以脫離砂輪時的速度沿切線方向飛出,切線方向即為火星飛出時的速度方向。對于鏈球也是同樣的道理,它們也會沿著脫離點的切線方向飛出。 剛剛的幾個物體的運動軌跡都是圈,我們總結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是這樣呢?下面我們來做個實驗看一看,一般的曲線運動是什么情況。 (演示實驗) 如圖613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(通過壓縮彈簧射人或通過一個斜面滾入),在軌道的束縛下鋼球做曲線運動。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軌跡,它記錄了鋼球在a點的運動方向。拿去一
5、段軌道,鋼球的軌道出口改在田中且同樣的方法可以記錄鋼球在軌道b點的運動方向。觀察一下,白紙上的墨跡與軌道(曲線)有什么關系? 墨跡與軌道只有一個交點,說明了墨跡所在的直線為軌道所在曲線在該點的切線,也就是說質點在某一點或某一時刻的速度的方向是在曲線的這一點的切線方向。 很好。通過這個實驗我們總結出了確定傲曲線運動的物體在任意一點的速度方向,下面我們再從理論上對這個結論證明一下,以加深大家的理解。 把我們前面學過的瞬時速度的求解方法應用到這里,我們就可以求出任意一點的速度了。下面我們來看這個過程是怎樣的。 1如圖614,要求直線上的某處a點的瞬時速度,可在離a不遠處取一b點,求ab的平均速度來近
6、似表示a點的瞬時速度,如果時間取得更短,這種近似更精確,如時間趨近于零,那么ab間的平均速度即為a點的瞬時速度 2在曲線運動中如何求某點的瞬時速度? 分析:用與直線運動相同的思維方法來解決。 先求ab的平均速度,據式:vab=xab/t可知:vab的方向與xab的方向一致,t 越小,vab越接近a點的瞬時速度,當t0時,ab曲線即為切線,a點的瞬時速度為該點的切線方向。 由此我們就可以肯定我們剛剛所得出的結論是正確的。 明確了曲線運動的方向之后,我們來考慮這樣一個問題:在運動過程中,曲線運動的速度和直線運動的速度最大的區別是什么? 在運動的過程中,直線運動的速度方向不發生變化,而曲線運動速度方
7、向時期在變。 很好。那我們由速度的性質知,速度是矢量,既有大小又有方向。在勻變速運動中,速度大小發生變化,我們說這是變速運動,而在曲線運動中,速度方向時刻在改變,我們也說它是變速運動。 實際上這個過程我們可以這樣來理解:速度是矢量+速度方向變化,速度矢量就發生了變化具有加速度曲線運動是變速運動。 下面我們來看幾個題目: 1關于曲線運動,以下說法正確的是?( ) a.曲線運動一定是變速運動b.曲線運動逮度的方向不斷地變化。但速度的大小可以不變 c.曲線運動的逮度方向可能不變 d.曲線運動的速度大小和方向一定同時改變 2對曲線運動中的速度的方向,以下說法正確的是?( ) a.在曲線運動中,質點在任
8、一位置的速度方向總是與這點的切線方向相同 b.在曲線運動中,質點的速度方向有時也不一定是沿著軌跡的切線方向 c.旋轉雨傘時傘面上的水滴由內向外做螺旋運動,故水滴速度方向不是沿其切線方向的 d.旋轉雨傘時,傘面上的水滴由內向外做螺旋運動,水滴速度方向總是沿其軌道的切線 方向 參考答案 1a 解析:對于曲線運動來說,在運動的過程中,物體速度方向始終在變化,所以曲線運動一定是變速運動在這個過程中物體速度的大小是否發生變化,并不影響曲線運動是變速運動因此,速度大小可能變化,也可能不變所以此題應該選擇a 2ad解析:此題主要考查物體做曲線運動時的速度方向,解此題只要把握一點:不管在任何情況下,曲線運動速
9、度方向總是與其軌道的切線方向一致的,所以此題應該選擇ad 2物體做曲線運動的條件 為什么有些物體做直線運動,有些物體做曲線運動呢?下面我們通過幾個實驗來研究以下這個問題。 如圖615所示的裝置放在水平桌面上,在斜面頂端放置一鋼球,放開手讓鋼球自由滾下,觀察鋼球在桌面上的運動情況,記住鋼球的運動軌跡。鋼球做直線運動,速度逐漸減小。 請同學們來分析鋼球在桌面上的受力情況?鋼球受豎直向下的重力,豎直向上的支持力,還受到滑動摩擦力的作用。 摩擦力的方向如何?摩擦力的方向與運動方向在同一直線上,但與運動方向相反 演示實驗:在剛剛實驗中,鋼球的運動路徑旁邊放一塊磁鐵,重復剛剛的實驗操作,觀察鋼球在桌面上的
10、運動情況? 鋼球傲曲線運動 分析鋼球在桌面上的受力情況?鋼球受豎直向下的重力,豎直向上的支持力,還受到方向與運動方向相反的滑動摩擦力的作用,此外還受到磁鐵的吸引力。 引力的方向如何?引力的方向隨著鋼球的運動不斷改變,但總是不與運動方向在同一直線上。 演示實驗:把上次實驗用的鋼球改為同等大小的木球重復上次實驗,觀察木球運動情況?木球做直線運動,速度不斷減小。 分析木球在桌面上的受力情況?木球受豎直向下的重力、豎直向上的支持力,還受到方向與運動方向相反的滑動摩擦力的作用,木球并不受到磁鐵給它的吸引力。 演示實驗:隨手拋出一個粉筆頭,觀察粉筆頭的運動狀態?粉筆頭做曲線運動 分析粉筆頭的受力情況?受豎
11、直向下的重力的作用。 在以上幾個實驗中,第一個鋼球只受到與運動方向在同一條直線上與運動方向垂直的力的作用,做的是直線運動,木球同樣也受到這樣的力的作用,也是做直線運動, 面第二個鋼球受到一個與運動方向成一定夾角的力的作用,做的是曲線運動;粉筆頭受的重力與它的運動方向也不在同一條直線上,粉筆頭傲曲線運動由此我們可以得出什么樣的情況下物體會做曲線運動? 結論:當物體受到與運動方向不垂直也不在同一條直線上的力的作用時,會做曲線運動。 現在大家來看這樣一道題,如圖616所示,光滑水平桌面上放置質量為m的物體,受到與水平方向成。角斜向上的力的作用,分析該物體的運動情況?物體做勻加速直線運動。 物體的受力
12、情況是怎樣的?受豎直向下的重力、豎直向上的支持力以及拉力。 拉力與運動方向有什么關系?與運動方向有一定角度 剛剛我們總結說:當物體受到與運動方向成一定角度的力的作用時,物體會做曲線運動,而在這個實驗中,物體受的力與運動方向成一定角,但物體并沒有做曲線運動,這是什么原因呢? 對于鋼球來說,它不僅受到與運動方向成一定角度的力的作用,而且它所受到的合外力的方向也與運動方向成一定角度,鋼球做曲線運動;對于粉筆頭來說,它所受到的重力就是它受到的合外力,與運動方向成一定角度,粉筆頭做曲線運動;對于剛剛實驗中的物體來說,雖然它所受到的拉力與運動方向成一定角度,但物體所受的合外力仍然與運動方向在同一直線上,所
13、以該物體并沒有做曲線運動。那我們該如何總結物體做曲線運動的條件呢? 結論:當物體所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直線上時,物體將做曲線運動。 3、交流與討論 1飛機扔炸彈,分析為什么炸彈做曲線運動? 2我們騎摩托車或自行車通過彎道時,我們側身騎,為什么? 3盤山公路路面有何特點?火車鐵軌在彎道有何特點? 參考解答 1炸彈離開飛機后由于慣性,具有與飛機同樣的水平初速度,且受重力,初速度與重力方向有一定角度,所以做曲線運動。 2騎摩托車或自行車通過彎道時,我們和車一起做曲線運動,這個時候人和車這個整體需要一個與運動方向成一定夾角的力來完成這個曲線運動,我們側身正是為了提供這個力。 3盤山公路的
14、路面并不是水平的,而是一邊高一邊低;火車鐵軌在彎道的時候兩根鐵軌并不是一般高的,而是一個高一個低之所以這樣設計,正是因為各種車輛爬盤山公路的時候做的都是曲線運動,火車拐彎時也是曲線運動,這些曲線運動都需要一個與運動方向成一定夾角的力來完成盤山公路和火車鐵軌的這種設計就是為提供這個力效勞的。 4、小結: 1運動軌跡是曲線的運動叫曲線運動。 2曲線運動中速度的方向是時刻改變的,質點在某一點的瞬時速度的方向在曲線的這一點的切線上。 3當合外力f的方向與它的速度方向有一夾角時,物體做曲線運動。 板書設計: 5.1 曲線運動 1、曲線運動 定義:運動軌跡是曲線的運動叫做曲線運動。 2、物體做曲線運動的條
15、件 當物體所受的合力方向跟它的逮度方向不在同一直線上時,物體將做曲線運動。 3、曲線運動速度的方向 質點在某一點的速度,沿曲線在這一點的切線方向。 4、曲線運動的性質 曲線運動過程中速度方向始終在變化,因此曲線運動是變速運動。 5.2運動的合成和分解 三維教學目標 1、知識與技能 1在具體情景中,知道合運動、分運動分別是什么,知道其同時性和獨立性; 2知道運動的合成與分解,理解運動的合成與分解遵循平行四邊形定那么; 3會用作圖和計算的方法,求解位移和速度的合成與分解問題。 2、過程與方法 1通過對拋體運動的觀察和思考,了解一個運動可以與幾個不同的運動效果相同,體會等效替代的方法; 2通過觀察和
16、思考演示實驗,知道運動獨立性學習化繁為筒的研究方法; 3掌握用平行四邊形定那么處理簡單的矢量運算問題。 3、情感、態度與價值觀 1通過觀察,培養觀察能力; 2通過討論與交流,培養勇于表達的習慣和用科學語言嚴謹表達的能力。 教學重點 1明確一個復雜的運動可以等效為兩個簡單的運動的合成或等效分解為兩個簡單的運動; 2理解運動合成、分解的意義和方法。 教學難點:分運動和合運動的等時性和獨立性;應用運動的合成和分解方法分析解決 實際問題。 教學方法:探究、講授、討論、練習 教學用具:演示紅蠟燭運動的有關裝置。 教學過程: 第二節運動的合成和分解 一新課導入 上節課我們學習了曲線運動的定義,性質及物體做
17、曲線運動的條件,先來回憶一下這幾個問題:什么是曲線運動?運動軌跡是曲線的運動是曲線運動。 怎樣確定做曲線運動的物體在某一時刻的速度方向?質點在某一點的速度方向沿曲線在這一點的切線方向。 物體在什么情況下做曲線運動?當物體所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直線上時,物體做曲線運動。 通過上節課的學習,我們對曲線運動有了一個大致的認識,但我們還投有對曲線運動進行深入的研究,要研究曲線運動需要什么樣的方法呢?這節課我們就來研究這個問題。 二新課教學我們先來回想一下我們是怎樣研究直線運動的,同學們可以從如何確定質點運動的位移來考慮。 可以沿著物體或質點運動的軌跡建立直線坐標系,通過物體或質點坐標的變
18、化可以確定其位移,從而到達研究物體運動過程的目的。現在我們先看一個勻加速直線運動的例子。 將這個玻璃管倒置(圖乙),蠟塊r就沿玻璃管上,如果旁邊放一個米尺,可以看到蠟塊上升的速度大致不變,即蠟塊做勻連直線運動。 再次將玻璃管上下顛倒,在蠟塊上升的同時將玻璃管水平向右勻速移動,觀察蠟塊的運動。(圖丙) 在黑板的背景前觀察由甲到乙的過程,可以發現蠟塊做的是勻速直線運動,而過程丙中蠟塊微的是什么運動呢?有可能是直線運動,速度大小變不變化不能判斷,有可能是曲線運動。也就是說,僅僅通過用眼睛觀察我們并不能得到物體運動的準確信息,要精確地了解物體的運動過程,還需要我們進行理論上的分析。下面我們就通過運動的
19、分解對該物體的運動過程進行分析。 對于直線運動,很明顯,其運動軌跡就是直線,直接建立直線坐標系就可以解決問 題,但如果是一個運動軌跡不確定的運動還能這樣處理嗎?很顯然是不能的,這時候我 物體運動軌跡是直線,位移增大的越來越快,初逮度為零,速度均勻增大,加速度保持不變,所以這種運動為初速度為零的勻加速直線運動。 現在我們可以看到,我們已經把這個物體的運動分解成了兩個運動:其一是速度為vo的勻速直線運動:其二是同方向的初速度為0,加速度為a的勻加速直線運動。可以說這種方法可以將比擬復雜的一個運動運動轉化成兩個或幾個比擬簡單的運動,這種方法我們稱為運動的分解。實際上運動的分解不僅能夠應用在直線運動中
20、,對于曲線運動它同樣適用。下面我們就來探究一下怎樣應用運動的合成與分解來研究曲線運動。 演示實驗:如圖62l所示,在一端封閉、長約l m的玻璃管內注滿清水,水中放一紅蠟做的小圓柱體r,將玻璃管的開口端用膠塞塞緊。(圖甲) 們可以選擇平面內的坐標系了。比方選擇我們最熟悉的平面直角坐標系。下面我們就來看一看怎樣在乎面直角坐標系中研究物體的運動。 1、蠟塊的位置 建立如圖622所示的平面直角坐標系:選蠟塊開始運動的位置為原點,水平向右的方向和豎直向上的方向分別為x軸和y軸的正方向。 在觀察中我們已經發現蠟塊在玻璃管中是勻速上升的,所以我們設蠟塊勻速上升的速度為vy,玻璃管向右勻速運動的速度為vx,從
21、蠟塊開始運動的時刻開始計時,我們就可以得到蠟塊在t時刻的位置p(x,y),我們該如何得到點p的兩個坐標呢? 蠟塊在兩個方向上做的都是勻速直線運動,所以x、y可以通過勻速直線運動的位移公式x=vt獲得,即: x=vxt y=vyt 這樣我們就確定了蠟塊運動過程中任意時刻的位置,然而要知道蜻塊做的究竟是什【篇二:高中物理(人教版)必修1全冊教學設計】 第一章 運動的描述 第一節: 質點 參考系和坐標系 【教學目標】 知識與技能 1.知道質點的概念及條件;知道參考系的概念及作用。 2.掌握坐標系的簡單應用。 過程與方法 1.體驗質點的條件及意義,初步掌握“科學抽象這種研究方法。 2.體會用坐標方法描
22、述物體位置的優越性,可用不同的方法設計實驗并體會比擬。增強學生發現問題并力求解決問題的意識和能力。 情感態度與價值觀 1.認識運動是宇宙中的普遍現象,運動和靜止的相對性,培養學生熱愛自然,關心科技開展,勇于探索的精神。 2.通過分析不同參考系中的運動現象不同,幫助學生建立辯證唯物主義的世界觀。 【教學重點和難點】 教學重點 1.質點、概念的建立。 2.明確參考系的概念及運動的關系。 教學難點 1.質點模型的條件判斷。 2.坐標系的建立。【教學過程】 導入新課 情景導入: 如下圖, 靜坐在汽車里的乘客,司機說他 靜止沒動,路旁的孩子贊嘆他前 進得真快。一個說他靜止,一個 說他運動,誰說的對呢?通
23、過這 節課的學習,我們就能解決這個問題了。 新課教學 一、物體和質點 教師演示1:教師將課前準備好的羽毛舉高后釋放,讓同學們認真觀察羽毛的運動情景。 提出問題:羽毛在下落的過程中有什么特點? 學生認真思考后答復:一方面有自轉;一方面整體下落。 教師演示2:將漂亮的竹蜻蜓雙手一搓,竹蜻蜓便飛到同學們中間。 提出問題:竹蜻蜓的運動跟羽毛的運動一樣嗎?它又有什么特點? 學生合作討論:既有向前的飛行,又有自身的轉動。 課件展示:通過大屏幕播放各種各樣的物體的運動:雄鷹拍打著翅膀在空中翱翔,足球在綠茵場上飛滾,火車在田野里高速行駛,劉翔箭一般沖向終點線? 結論歸納:詳細描述的困難在于物體有自己的大小和形
24、狀。 討論交流:是不是我們研究的所有問題,大小和形狀都起關 鍵作用而不可忽略呢? 創設情景ppt展示 情景一:地球繞太陽公轉flash動畫模擬 情景二:遠洋航行的輪船,指揮部要確定它在海洋中的位置 情景三:從斜面上滑下的木塊 情景四:火車在從南京開往上海的途中 教師引導:引導學生比照以上所看到的物體的各種運動,并作比照,討論在什么情況下物體的大小和形狀可以忽略,即探究可看作質點的條件。 教師設疑:哪些物體可以看作質點呢? 學生在教師的引導下嘗試總結: 視野拓展:課件展示閱讀材料: ?質點與理想化模型? 內容:質點是一個理想化的物理模型,盡管不是實際存在的物體,但它是實際物體的一種近似,是為了研
25、究問題的方便而進行的科學抽象,它突出了事物的主要特征,抓住了主要因素,忽略了次要因素,使所研究的復雜問題得到了簡化。 方法指導:在物理學中,突出問題的主要方面,忽略次要因素,建立理想化的“物理模型,將其作為研究對象,是經常采用的一種科學研究方法。 課堂訓練 有人說:“當一列客車從蕪湖開往北京 時,如下圖,就可以把這列車看成質 點。這種說法正確嗎?當研究這列火車經 過蕪湖長江大橋時,火車能看做質點嗎? 二、參考系公路上向左勻速行駛的汽車如圖甲,經過一棵果樹附近時,恰有一顆果子從上面自由落下,圖乙是其運動的軌跡.地面上的觀察者看到的運動軌跡是c,車中人以車為參考系看到的果子的運動軌跡卻是b.不計阻
26、力 同樣的蘋果落地,為什么會觀察到不同的軌跡呢? 學生分組積極思考討論:是因為觀察者所處的位置,即觀察角度不同。 師生活動:找一位同學站到講臺前面,站好不動。教師從講臺一側走向另一側,同時問該同學:“我是靜止的還是運動的?該同學答復:“老師是運動的。第二次與該同學并排同速走動,再次詢問:“我是運動的嗎?該生答復:“我沒有看到老師運動。但是坐在教室里的其他同學說老師運動了,為什么? 教師設疑:為什么對于同一物體的同一狀態,關于運動和靜止的說法不一樣呢? 學生合作討論:是因為觀察的角度即所選參考系不同。 總結:自然界的一切物體都處于永恒的運動中,絕對靜止的物體是不存在的;運動是絕對的.運動又具有相
27、對性.因此,要描述一個物體的運動,首先要選定某個其他物體作參考,觀察物體相對于這個物體的位置是否隨時間變化,以及怎樣變化。 描述物體的運動時,另外選來作為標準的物體,稱為參考系。 課堂交流:下述物理過程中選擇什么為參考系較恰當? 課件展示問題: 1.“嫦娥一號從地球外表向月球發射的過程中,假設要研究“嫦娥一號的運動情況,各應選擇什么為參考系? 參考答案:都可以。但描述不同。一般的說,發射時一地球為參考系,被月球捕獲后,一月球為參考系。 三、坐標系 學習了參考系后,我們就能定性粗略地描述物體的運動狀態,但是在實際的生產、生活、軍事中對物體的位置及位置變化有更詳細的要求。 問題:如下圖,某人從學校
28、門口a處開始 散步,先向南走了50 m到達b處,再向東走了 100 m到達c處,最后又向北走了150 m到達d 處,那么a、b、c、d各點的位置如何表示? 學生分組討論,可能說法較多,如b點在a 點南面50 m處、c在a的東南方向等. 教師點評:學生的描述在日常生活中是能夠簡單說明意思的,但嚴格地說是不準確的。對于上述問題有下面的解決方式: 可以a點為坐標原點,向東為x軸正向,向北為y軸正向,那么各點坐標分別為:a0,0、b0,-50 m、c100 m,-50 m、d100 m,100 m。 總結歸納:一般說來,為了定量地描述物體的位置及位置的變化,需要在參考系上建立適當的坐標系.在坐標軸上,
29、刻度應均勻分布。 課堂小結 本節課主要學習了質點概念的建立,能夠看作質點的條件判斷;參考系及坐標系的建立.本節課不僅對運動的描述奠定了知【篇三:高中物理人教版必修2教案全集】 物理必修二全冊教案 第五章曲線運動 5.1 曲線運動 三維教學目標 1、知識與技能 l知道曲線運動中速度的方向,理解曲線運動是一種變速運動; 2知道物體做曲線運動的條件是所受的合外力與它的速度方向不在一條直線上。 2、過程與方法 1體驗曲線運動與直線運動的區別; 2體驗曲線運動是變速運動及它的速度方向的變化。 3、情感、態度與價值觀 1能領略曲線運動的奇妙與和 諧,開展對科學的好奇心與求知欲; 2有參與科技活動的熱情,將
30、物理知識應用于生活和生產實踐中。 教學重點:什么是曲線運動;物體做曲線運動的方向確實定;物體做曲線運動的條件。 教學難點:物體微曲線運動的條件。 教學方法:探究、講授、討論、練習 教具準備:投影儀、投影片、斜面、小鋼球、小木球、條形磁鐵。 教學過程: 第一節曲線運動 一新課導入 前面我們學習過了各種直線運動,包括勻速直線運動、勻變速直線運動、自由落體運動等。下面來看這個小實驗,判斷該物體的運動狀態。 實驗:1演示自由落體運動,該運動的特征是什么?軌跡是直線 2演示平拋運動,該運動的特征是什么?軌跡是曲線 這里我們看到一種我們前面沒有學過的運動形式,它與我們前面學過的運動形式有本質的區別。前面我
31、們學過的運動的軌跡都是直線,而我們現在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。 概念:軌跡是曲線的運動叫曲線運動。其實曲線運動是比直線運動普遍的運動情形,現在請大家舉出一些生活中的曲線運動的例子?微觀世界里如電子繞原子核旋轉;宏觀世界里如天體運行;生活中如投標搶、擲鐵餅、跳高、既遠等均為曲線運動 二新課教學 1、曲線運動速度的方向 在前面學習直線運動的時候我們已經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,現在我們又學習了曲線運動,大家想一想我們該如何確定曲線運動的速度方向?在解決這個問題之前我們先來看幾張圖片(如圖61l、612)。觀察圖中所描述
32、的現象,你能不能說清楚,砂輪打磨下來的熾熱的微粒。飛出去的鏈球,它們沿著什么方向運動? 射出的火星是砂乾與刀具磨擦出的微粒,由于慣性,以脫離砂輪時的速度沿切線方向飛出,切線方向即為火星飛出時的速度方向。對于鏈球也是同樣的道理,它們也會沿著脫離點的切線方向飛出。 剛剛的幾個物體的運動軌跡都是圈,我們總結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是這樣呢?下面我們來做個實驗看一看,一般的曲線運動是什么情況。 (演示實驗) 如圖613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(通過壓縮彈簧射人或通過一個斜面滾入),在軌道的束縛下鋼球做曲線運動。在
33、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軌跡,它記錄了鋼球在a點的運動方向。拿去一段軌道,鋼球的軌道出口改在田中且同樣的方法可以記錄鋼球在軌道b點的運動方向。觀察一下,白紙上的墨跡與軌道(曲線)有什么關系? 墨跡與軌道只有一個交點,說明了墨跡所在的直線為軌道所在曲線在該點的切線,也就是說質點在某一點或某一時刻的速度的方向是在曲線的這一點的切線方向。 很好。通過這個實驗我們總結出了確定傲曲線運動的物體在任意一點的速度方向,下面我們再從理論上對這個結論證明一下,以加深大家的理解。 把我們前面學過的瞬時速度的求解方法應用到這里,我們就可以求出任意一點的速度了。下面
34、我們來看這個過程是怎樣的。 1如圖614,要求直線上的某處a點的瞬時速度,可在離a不遠處取一b點,求ab的平均速度來近似表示a點的瞬時速度,如果時間取得更短,這種近似更精確,如時間趨近于零,那么ab間的平均速度即為a點的瞬時速度 2在曲線運動中如何求某點的瞬時速度? 分析:用與直線運動相同的思維方法來解決。 先求ab的平均速度,據式:vab=xab/t可知:vab的方向與xab的方向一致,t越小,vab越接近a點的瞬時速度,當t0時,ab曲線即為切線,a點的瞬時速度為該點的切線方向。 由此我們就可以肯定我們剛剛所得出的結論是正確的。 明確了曲線運動的方向之后,我們來考慮這樣一個問題:在運動過程
35、中,曲線運動的速度和直線運動的速度最大的區別是什么? 在運動的過程中,直線運動的速度方向不發生變化,而曲線運動速度方向時期在變。 很好。那我們由速度的性質知,速度是矢量,既有大小又有方向。在勻變速運動中,速度大小發生變化,我們說這是變速運動,而在曲線運動中,速度方向時刻在改變,我們也說它是變速運動。 實際上這個過程我們可以這樣來理解:速度是矢量+速度方向變化,速度矢量就發生了變化具有加速度曲線運動是變速運動。 下面我們來看幾個題目: 1關于曲線運動,以下說法正確的是?( ) a.曲線運動一定是變速運動b.曲線運動逮度的方向不斷地變化。但速度的大小可以不變 c.曲線運動的逮度方向可能不變 d.曲
36、線運動的速度大小和方向一定同時改變 2對曲線運動中的速度的方向,以下說法正確的是?( ) a.在曲線運動中,質點在任一位置的速度方向總是與這點的切線方向相同 b.在曲線運動中,質點的速度方向有時也不一定是沿著軌跡的切線方向 c.旋轉雨傘時傘面上的水滴由內向外做螺旋運動,故水滴速度方向不是沿其切線方向的 d.旋轉雨傘時,傘面上的水滴由內向外做螺旋運動,水滴速度方向總是沿其軌道的切線方向 參考答案 1a 解析:對于曲線運動來說,在運動的過程中,物體速度方向始終在變化,所以曲線運動一定是變速運動在這個過程中物體速度的大小是否發生變化,并不影響曲線運動是變速運動因此,速度大小可能變化,也可能不變所以此
37、題應該選擇a 2ad解析:此題主要考查物體做曲線運動時的速度方向,解此題只要把握一點:不管在任何情況下,曲線運動速度方向總是與其軌道的切線方向一致的,所以此題應該選擇ad 2物體做曲線運動的條件 為什么有些物體做直線運動,有些物體做曲線運動呢?下面我們通過幾個實驗來研究以下這個問題。 如圖615所示的裝置放在水平桌面上,在斜面頂端放置一鋼球,放開手讓鋼球自由滾下,觀察鋼球在桌面上的運動情況,記住鋼球的運動軌跡。鋼球做直線運動,速度逐漸減小。 請同學們來分析鋼球在桌面上的受力情況?鋼球受豎直向下的重力,豎直向上的支持力,還受到滑動摩擦力的作用。 摩擦力的方向如何?摩擦力的方向與運動方向在同一直線
38、上,但與運動方向相反 演示實驗:在剛剛實驗中,鋼球的運動路徑旁邊放一塊磁鐵,重復剛剛的實驗操作,觀察鋼球在桌面上的運動情況? 鋼球傲曲線運動 分析鋼球在桌面上的受力情況?鋼球受豎直向下的重力,豎直向上的支持力,還受到方向與運動方向相反的滑動摩擦力的作用,此外還受到磁鐵的吸引力。 引力的方向如何?引力的方向隨著鋼球的運動不斷改變,但總是不與運動方向在同一直線上。演示實驗:把上次實驗用的鋼球改為同等大小的木球重復上次實驗,觀察木球運動情況?木球做直線運動,速度不斷減小。 分析木球在桌面上的受力情況?木球受豎直向下的重力、豎直向上的支持力,還受到方向與運動方向相反的滑動摩擦力的作用,木球并不受到磁鐵
39、給它的吸引力。 演示實驗:隨手拋出一個粉筆頭,觀察粉筆頭的運動狀態?粉筆頭做曲線運動 分析粉筆頭的受力情況?受豎直向下的重力的作用。 在以上幾個實驗中,第一個鋼球只受到與運動方向在同一條直線上與運動方向垂直的力的作用,做的是直線運動,木球同樣也受到這樣的力的作用,也是做直線運動,面第二個鋼球受到一個與運動方向成一定夾角的力的作用,做的是曲線運動;粉筆頭受的重力與它的運動方向也不在同一條直線上,粉筆頭傲曲線運動由此我們可以得出什么樣的情況下物體會做曲線運動? 結論:當物體受到與運動方向不垂直也不在同一條直線上的力的作用時,會做曲線運動。 現在大家來看這樣一道題,如圖616所示,光滑水平桌面上放置
40、質量為m的物體,受到與水平方向成。角斜向上的力的作用,分析該物體的運動情況?物體做勻加速直線運動。 物體的受力情況是怎樣的?受豎直向下的重力、豎直向上的支持力以及拉力。 拉力與運動方向有什么關系?與運動方向有一定角度 剛剛我們總結說:當物體受到與運動方向成一定角度的力的作用時,物體會做曲線運動,而在這個實驗中,物體受的力與運動方向成一定角,但物體并沒有做曲線運動,這是什么原因呢? 對于鋼球來說,它不僅受到與運動方向成一定角度的力的作用,而且它所受到的合外力的方向也與運動方向成一定角度,鋼球做曲線運動;對于粉筆頭來說,它所受到的重力就是它受到的合外力,與運動方向成一定角度,粉筆頭做曲線運動;對于剛剛實驗中的物體來說,雖然它所受到的拉力與運動方向成一定角度,但物體所受的合外力仍然與運動方向在同一直線上,所以該物體并沒有做曲線運動。那我們該如何總結物體做曲線運動的條件呢? 結論:當物體所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直線上時,物體將做曲線
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