资源简介

5.1 曲线运动教学设计
【设计意图】
因本节是整章教学的知识基础，学生之前已经学习过直线运动，所以在本节中教师要注重互动与实验，让学生通过对视频与演示实验中物理现象的观察、通过实验切身体会物理过程，并通过不断的设问与解决问题，引导同学探究物理知识，充分的调动学生的积极性，体现“教师主导，学生主体”的教学理念。
【教材分析】
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，理解物体做曲线运动的条件。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，如：曲线运动是一种变速运动；质点作曲线运动在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等。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。
【学情分析】
在学习本节内容之前，学生已经学习了高一《物理》必修 1 的知识内容，所以他们对力与运动的关系，实验方法与技巧上都有了一定的能力。具体的说：学生已经掌握了直线运动的相关特点，知道了如何描述匀速直线运动、匀变速直线运动等运动形式， 对变速运动这一概念也有了初步的认识和体会，但在原来研究的变速运动中，主要研究的是速率改变的运动，并没有接触过速度方向改变的变速运动，这需要深入的学习。
【学科核心素养】
1．物理观念
（l）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）理解物体做曲线运动的条件。
2．科学思维
（1）理解曲线运动与直线运动的区别；
（2）体会曲线运动是变速运动的动力学分析过程。
3．科学探究
（1）探究曲线运动的速度方向；
（2）探究物体做曲线运动的条件。
4.科学态度与责任
（1）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；
（2）培养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、难点】
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。
难点：物体做曲线运动的条件。
【课前准备】
演示实验器材：小钢球、小木球、薄铁皮、条形磁铁、墨水
多媒体：PPT、图片、视频资料【课时安排】
1 课时【教学过程】
一、情境引入
师生互动：在开始新课之前，先做一个简单的小实验，请大家仔细观察粉笔头在空中的运动轨迹，并说明粉笔头做的是什么运动？
1. 将粉笔头竖直向上抛出
学生活动：粉笔头的轨迹是直线，做的是直线运动。
2.将粉笔头斜向上抛出
学生活动：粉笔头的轨迹是曲线，做的是曲线运动。
由此引出课题——曲线运动
你还能举出一些生活中和自然界中的物体做曲线运动的例子吗？ （学生讨论、交流）
二、新课教学
（一）曲线运动的速度方向
学生活动：自主阅读教材 P2“思考与讨论”的内容，提出问题：
甲
乙
丙
1.图甲中，砂轮打磨下来的微粒在离开砂轮前做什么运动？微粒离开砂轮后做什么运动？微粒是沿着什么方向离开砂轮的？
2.图乙中，链球在运动员的牵引下做曲线运动，一旦运动员放手，链球立即飞出。试问：要使链球飞向运动员正前方场地，则他应该在什么位置放手？放手后，链球将如何飞出？
3.图丙中，水平桌面上摆一条曲线轨道，小球由轨道的一端射入(通过压缩弹簧射人或
通过一个斜面滚入)，在轨道的束缚下钢球做曲线运动。猜想：小球离开 B 点或 A 点后，将做怎样的运动？小球的运动轨迹与曲线轨道有什么关系？
学生活动：分小组合作讨论。
演示实验：将薄铁皮弯曲成任意曲线，作为束缚小球运动的轨道。在铁皮的端口处滴一些墨水，保证小球在出轨道以后可以在纸上留下运动轨迹。以一初速度射出小球，让小球紧贴着薄铁皮在白纸上运动。引导学生观察小球出轨道后的轨迹和弯曲的曲线轨道之间有什么关系。
结论：
1.曲线运动的速度方向不断变化
2.某时刻曲线运动的速度方向沿着曲线上该点的切线方向
思考与讨论：如图所示，一质点做曲线运动，从 A 点运动到 B 点，时间为 t，
位移为 x，则 AB 间的的平均速度及质点在 A 点的瞬时速度如何求解？做曲线运动的质点的瞬时速度方向与曲线轨迹有什么关系？
（二）曲线运动的性质提出问题：
4.曲线运动一定是变速运动吗？变速运动一定是曲线运动吗？为什么？
5.曲线运动的物体是否有可能处于平衡状态？
6.曲线运动的物体，速度大小一定发生变化吗？
7.曲线运动的物体速度、加速度都要发生变化吗？
组织学生分组交流、讨论，解决疑点。
结论：1.因为曲线运动的速度方向时刻变化，所以曲线运动一定是变速运动（速度大小不一定变化）。
2.曲线运动的物体的加速度一定不等于零（不会处于平衡状态），但加速度可以恒定不变（如不计阻力的各种抛体）。
（三）物体做曲线运动的条件
提出问题：
8.物体在有的情况下做直线运动，有的情况下做曲线运动。试分析物体做直线运动和做曲线运动的条件分别是什么？
（组织学生猜想、分析、讨论，进行组间交流。）
学生动手实验：如图所示的装置放在水平桌面上，在斜面顶端放置一钢球，放开手让钢球自由滚下，观察钢球在桌面上的运动情况，记
住钢球的运动轨迹。（钢球做直线运动，速度逐渐减小。）
提出问题：
引导学生分析钢球在桌面上的受力情况和所受力的方向？
（钢球受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，还受到滑动摩擦力的作用，其中摩擦力的方向与运动方向在同一直线上，但与运动方向相反）
演示实验：在刚才实验中，将磁铁分别放在钢球的运动的反向位置、同向位置、运动径迹的旁边，重复刚才的实验操作，观察钢球在桌面上的运动情况？（钢球分别做减速直线运动，加速直线运动，做曲线运动）
提出问题：
引导学生分析钢球在桌面上的受力情况和所受力的方向？
（钢球受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用，此外还受到磁铁的吸引力，引力的方向随着钢球的运动不断改变，但总是不与运动方向在同一直线上。）
演示实验：把上次实验用的钢球改为同等大小的木球重复上次实验，观察木球运动情况？ （木球做直线运动，速度不断减小。）
提出问题：
引导学生分析木球在桌面上的受力情况和所受力的方向？（木球受竖直向下的重力、竖直向上的支持力，还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用，木球并不受到磁铁给它的吸引力。）
结论：合外力方向与速度方向共线时，做直线运动，同向加速，反向减速；
合外力方向与速度方向不共线时，做曲线运动。
拓展思考题：
1.物体所受的合外力与速度方向间的夹角满足什么条件时，
物体会做加速、减速曲线运动？
2.通过以上探究，物体做曲线运动的速度方向、合外力的方向和其运动轨迹之间存在怎样的内在关系？
组织学生分组讨论、交流，展示学生讨论结果。
结论：
1. 当合外力方向与速度方向夹角为锐角时，物体做加速曲线运动；当合外力方向与速度方向夹角为钝角时，物体做减速曲线运动（如果加速度恒定不变，物体就做匀变速曲线运动）。
2. 当物体做曲线运动时，速度方向总是与其运动轨迹相切，合外力的方向指向运动轨迹的
凹侧。
随堂练习：
1. 关于曲线运动，下列说法正确的是 ( )
A.曲线运动一定是变速运动
B.曲线运动逮度的方向不断地变化，但速度的大小可以不变
C.曲线运动的加速度可能不变
D.曲线运动的速度大小和方向一定同时改变
2.如图,物体在恒力 F 作用下沿曲线从 A 运动到 B , 这时突然使它所受力反向（大小不变），则物体以后的运动情况( )
A、可能沿曲线 Ba 运动
B、可能沿直线 Bb 运动
C、可能沿曲线 Bc 运动
D、可能沿原曲线由 B 返回 A
3. 某物体受到同一平面内几个力的作用作匀速直线运动，从某时刻撤去其中一个力，其它力不变，则该物体( )
A.一定是匀变速运动
B.一定不是匀变速运动
C.其轨迹可能是曲线
D.其轨迹不可能是直线
【案例评析】
本节内容是整章教学的知识基础，教学过程中，教师通过演示实验组织学生观察，通过合作与讨论，让学生体会到做曲线运动的物体的速度是时刻变化的，进而得出结论——曲线运动是变速运动，速度的方向沿轨迹的切线方向。通过对物体做直线运动的动力学分析及演示实验，引导学生从动力学角度来分析物体做曲线运动的原因，帮助学生更加深入的理解物体做曲线运动的条件。

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