曲线运动的教学设计

曲线运动的教学设计
学习目标：
1．知道描述曲线运动的方法。

2．理解曲线运动的速度方向，理解曲线运动的性质。

3．知道处理复杂运动的基本方法——运动的合成与分解。

4．理解物体做曲线运动的条件。

教学难点与重点：
1．曲线运动的条件。

2．轨迹弯曲方向与所受合外力的方向的关系。

教学方法：
运用多媒体教学手段，生动形象的展示一些有关曲线运动的现象；并把演示实验做成动画，准确的向学生们展示物体受到与其运动方向不同的外力作用时，做曲线运动的情形。

活动过程：
【导入新课】到目前为止，我们只研究了物体沿着一条直线的运动。

实际上，在自然界和技术中，曲线运动随处可见。

【演示】随手抛出的一个粉笔头它的运动。

同学们能举出一些生活中的曲线运动的例子吗？其实曲线运动随处可见，小到微观世界如核外电子绕原子核高速转动，大到天体运动如地球绕太阳公转。

所以研究曲线运动的特点（位移、速度）和物体在什么情况下做曲线运动等问题将具有非常重要的实际意义，这也是我们本节课的重点和难点。

我们先来探究曲线运动的位移，请看活动一【自主研习教材P2“曲线运动的位移”板块，建构曲线运动的位移】并完成相应的练习。

曲线运动的位移讨论并评讲以上我们探究了曲线运动的位移，接下来探究区别于直线运动最直观的物理量是速度。

二、曲线运动的物体的速度方向
1、三个演示实验
（1）演示在旋转的砂轮上磨刀具。

观察并思考问题：磨出的火星如何运动？为什么？
分析：磨出的火星是砂轮与刀具磨擦出的微粒，由于惯性，以脱离砂
轮时的速度沿切线方向飞出，切线方向即为火星飞出时的速度方向。

（2）演示撑开带有雨滴的雨伞绕柄旋转，伞边缘上的水滴如何运动？
观察并思考：水滴为什么会沿脱离时的轨迹的切线飞出？
分析：同上
（3）演示链球运动员运动到最快时突然松手，在脱手处小球如何飞出？
观察并思考：链球为什么会沿脱手处的切线飞出？
分析：同上
2、理论分析：
思考并讨论：
（1）在变速直线运动中如何确定某点的瞬时速度？
分析：如要求直线上的某处A 点的瞬时速度，可在离A 不远处取一B 点，求AB 的平均速度来近似表示A 点的瞬时速度，如果时间取得更短，这种近似更精确，如时间趋近于零，那么AB 间的平均速度即为A 点的瞬时速度。

（2）在曲线运动中如何求某点的瞬时速度？
分析：用与直线运动相同的思维方法来解决。

先求AB 的平均速度，据式：t S V AB AB =
可知：AB V 的方向与AB S 的方向一致，t 越小，AB V 越接近A 点的瞬时速度，当0→t
时，AB 曲线即为切线，A 点的瞬时速度为该点的切线
方向。

可见，速度的方向为质点在该处的切线方向，且方向是时刻改变的。

因此，曲线运动是变速运动。

【结论】：质点在某一点（或某一时刻）的速度方向在曲线的这一点的切线方向上。

曲线运动中速度的方向是时刻改变，所以曲线运动是变速运动。

根据所学知识完成活动二的相关问题2、3。

讨论汇报。

曲线运动中速度的方向时刻在变化，速度是矢量，他与位移、力等矢量一样，可以用相互垂直的两个方向的分矢量来表示，这两个矢量叫做分速度。

如物体速度的大小为v，速度方向与水平方向的夹角为θ，则物体沿水平方向的分速度v x= ,沿竖直方向的分速度v y= 。

根据所学知识完成问题4，请同学报答案。

【过渡】刚才学习了怎样用物体的位置和速度描述它在平面中的运动，并且有了理论基础，下面我们通过实例分析、蜡块的运动，就可以有更清晰的认识。

1：合运动和分运动
（1）做课本演示实验：
a在长约80—100cm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金。

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）用CAI课件重新对比模拟上述运动
（4）总结得到什么是分运动和合运动
a：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，叫做分运动。

红蜡块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）
2、运动的合成和分解：
（1）
（2）运动的合成和分解遵循平行四边形法则
（三）例题分析
1、用投影片出示课本例1
2、出示分析思考题
（1）说明红蜡块参与哪两个分运动
（2）据实验观察知道，分运动和合运动所用的时间有什么关系？
（3）红蜡块的两个分速度应如何求解？
（4）如何分解合速度
四、物体做曲线运动的条件，
1、观察与思考三个对比实验
说明：以下三个实验是在实物展示台面上做的，由于展示台是玻璃面，而运动的物体是小钢球，摩擦力很小，可看成光滑的平面。

初速度是从一斜槽上滑到台面上实现。

（1）在光滑的水平面上具有某一初速度的小球在不受外力时将如何运动？
讨论结果：由于小球在运动方向上不受外力，合外力为零，根据牛顿第一定律，小球将做匀速直线运动。

（动画演示受力分析）
（2）在光滑的水平面上具有某一初速度的小球在运动方向的正前方向或正后方向放一条形磁铁将如何运动？
讨论结果：由于小球在运动方向受磁铁作用，会使小球加速或减速，但仍做直线运动。

（动画演示受力分析）
（3）在光滑的水平面上具有某一初速度的小球在运动方向一侧放一条形磁铁时小球将如何运动？
讨论结果：由于小球在运动过程中受到一个侧力，小球将改变轨迹而做曲线运动。

（动画演示受力分析）
2、从以上实验得出三个启示：
启示一：物体有初速度但不受外力时，将做什么运动？（提问）
答：匀速直线运动（如实验一）
启示二：物体没有初速度但受外力时，将做什么运动？（提问）
答：做加速直线运动（如自由落体运动等）
启示三：物体既有初速度又有外力时，将做什么运动？
答：a、当初速度方向与外力方向在同一直线上（方向相同或相反）时将做直线运动。

（如竖直上抛、实验二等）
b、当初速度与外力不在同一直线上时，做曲线运动。

（如实验三、
水平抛物体等）
提问：根据以上实验及启示，分析做曲线运动的条件是什么？
3、结论：
做曲线运动的条件是：
（1）要有初速度（2）要有合外力（3）初速度与合外力有一个角度讨论：
1、物体的初始状态如何？
答：静止或匀速直线运动（说明：题目没有明确）
2、合外力情况如何？
答：开始合外力为零，当撤去一个力时，物体将受到与撤去的力大小相等，方向相反的合外力。

（（动画演示受力分析过程）
3、物体将如何运动？
答：a、当初速度为零时，一定做匀加速直线运动
b、当初速度不为零时，当初速度方向与合外力方向相同或相反时，做匀变速直
线运动；当初速度与合外力方向有角度时，物体做曲线运动。

因此本题答案是：C。

总结：
3、物体做曲线运动的条件
（1）播放视频资料：一个在水平面上做直线运动的钢珠，如果从旁给它施加一个侧向力，它的运动方向就会改变，不断给钢珠施加侧向力，或者在钢珠运动的路线旁放一块磁铁，钢珠就偏离原来的方向而做曲线运动。

（2）【实验】：实验观察完模拟实验后，学生做实验。

（3）【提问】：学生举例说明物体为什么做曲线运动。

（4）用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件：
当合力的方向与物体的速度方向在同一直线上时，产生的加速度也在这条直线上，物体就做直线运动。

如果合力的方向跟速度方向不在同一条直线上时，产生的加速度就和速度成一夹角，这时，合力就不但可以改变速度的大小，而且可以改变速度的方向，物体就做曲线运动。

（5）【归纳】：
1、物体做曲线运动的条件：当物体所受的合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动．（要有初速度、要有合外力、初速度与合外力有一个角度）
2、力不但能改变速度的大小，而且能改变速度的方向．。