曲线运动 教材分析

高中物理第一册《第五章曲线运动》教材分析

一．在整体中的地位

运动和力的关系是力学的主题，研究力学最基础知识和核心规律已在教材的前三章作了初步的阐述，因此，力学体系的知识框架、分析方法已具雏形。《曲线运动》与前三章构成了派生和包容的关系。《曲线运动》是牛顿第二运动定律在研究不同运动形式的扩展和延伸，将进一步加深对速度、加速度及其关系的理解，加深对牛顿运动第二定律的理解，提高应用牛顿运动定律分析和解决实际问题的能力。学生认知结构中已具备了同化这章新知识、新概念的支撑点。

二．知识结构

注意新旧知识的铺垫和呼应；注重物理过程、物理情景的分析

教材注意新旧知识的铺垫，注意初高中知识的衔接。《平抛物体的运动》充分利用了运动合成和分解的方法，将一个较为复杂的曲线运动分解为很熟悉很简单的两个直线运动，进而用牛顿第二运动定律定量描述，最后再用实验验证。《匀速圆周运动的实例分析》《离心现象及其应用》这两节从内容到例题的编拟，都有一定的寓意，都很强化力学体系已学过的主干知识在新知识、新情景中应用。突出对思路的分析及解决问题的方法。这里的主干知识就是力的概念的认识、受力分析方法、矢量合成分解法、运动和力的分析方法、牛顿运动的三个定律和匀变速直线运动的规律。教材这样前后知识的有机衔接、铺垫、讲清问题的来龙去脉，不仅有利于学生知识结构的完善，而且在这样知识体系的潜移默化的熏陶中，培养分析、解决问题的能力。

教材更加注重由易到难，由简到繁，更符合学生的认知规律。《运动的合成和分解》删去原教材中学生不熟悉的渡船问题，改用蜡块在水平移动的玻璃管上浮的演示实验，引导学生观察，得到运动合成和分解规律，非常直观，易为学生接受理解。向心加速度公式，教材是直接给出的。其公式的推导过程由阅读材料说明。教材首先通过向心力演示器，引导学生观察、思考向心力大小与那些因素有关，在得到F=m r ω2后，再引入牛顿第二运动定律

F=m a，这样很自然得到向心加速度公式a=rω2，教材作这样的淡化处理，在认知的逻辑上是可以接受的，学生也好理解。这种处理，降低了学生学习新知识的困难，符合学生认知发展规律。

三．重、难点

1．运动的合成和分解

(1) 实质：运动是位置随时间的变化，通常用位移、速度、加速度等物理量来描述，所以运动的合成与分解实质就是对描述运动的上述物理量的合成与分解。

(2) 定则：由于描述运动的位移、速度、加速度等物理量均为矢量，运动的合成和分解也遵从“平行四边形定则”。位移是一个纯空间量，速度与加速度则反映了时间和空间的关系。在实施运动的合成与分解时，只是借助平行四边形定则将描述运动的上述物理量中所反映的空间部分进行合成与分解。而对上述物理量中所包含的时间因素却无法合成与分解，这是分运动和合运动具备“同时性”特征的基础。

（3）运动分解和力分解在效果上是本质不同的分解，虽然都遵循平行四边形定则。

2．已知两个分运动性质和特点，如何判断合运动的性质和轨迹

引导学生将每个分运动的初始速度合成，加速度合成，最终依据初始的合速度和合加速度方

向判定

3．平抛物体，其位置和速度如何随时间变化、轨迹如何形成？

在《运动的合成和分解》教学中，要使学生理解分运动和合运动的关系，在平抛运动分析时，可用假设法归纳平抛运动规律：假设物体刚抛出的瞬间不受重力的作用，物体将会沿水平方向以初速度V0做匀速直线运动；假设物体没有V0，则物体在重力作用下做自由落体运动。事实上，上述两方面的假设是不可能的。做平抛运动的物体既具有初速度V0，又要在重力作用下运动。因此平抛运动的物体将参与两个方向的运动。这里最好用计算机设计飞机投弹的动画软件为学生模拟演示，通过慢动作及定格处理，运用运动分解法，注意观察弹在空间位置的变化。

4．向心力概念的建立

将教材“做一做“的小实验改做课堂分组实验，让学生对向心力有切身感受，实验时并提出问题，让同学思考：小球受到什么力？拉力方向有何特点？一旦绳断或松手，球又如何？并依次改变转动角速度、半径、小物体的质量，体验一下手拉细绳的力如何变化。最后再引导学生例举生活实例说明向心力的来源，并说明向心力是合力，是效果力。

5．自行车在水平面转弯的向心力是什么力提供的？

自行车在转弯时向心力的来源有几种说法：一是由于车身倾斜，重力不通过支点，而将重力分解为沿水平方向的分力和沿车倾斜方向的分力，因为沿车身方向的二力平衡，故重力在水平方向的分力提供了转弯时所需的向心力。

另一种说法与此类似，不过认为是向心力是重力和沿车身倾斜方向的支持力的合力。

这两种说法的共同点是地面的支持力不再像平直前进时那样竖直向上，而是斜向上了，这种说法是错误的，因为水平地面对车的支持力总是竖直向上的，支持力方向不会因为车身的倾斜而改变。

正确的说法是：当转动把手迫使自行车转弯时，由于惯性，车有向弯道外侧移动的趋势，因而路面对它产生了一个指向内侧的静摩擦力。正是因为这个静摩擦力提供了转弯时所需的向心力。

6．离心现象

离心现象一般是因为物体做匀速圆周运动时的速度增大时，所需要提供的向心力

也要增大，这是物体受到的附着力，或摩擦力，小于所需的向心力，不足以维持在原轨道上运动,产生一种离心倾向。而不是有个什么离心力大于向心力的缘故。

7．两种曲线运动的比较

高中物理所介绍的平抛运动和匀速圆周运动，实际上分别代表着加速度恒定的“匀变速曲线运动”和加速度不断变化的“变加速曲线运动”这两类不同的曲线运动。

四.目的要求

本章在直线运动的基础上，以平抛运动和匀速圆周运动为例，研究物体做曲线运动的条件和规律，学习研究曲线运动的基本方法：运动的合成和分解。了解并知道运动的合成和分解、曲线运动中质点的速度沿轨道的切线方向，且必须有加速度；理解并掌握平抛运动、匀速率圆周运动、线速度、角速度、周期、向心力、和向心加速度概念。

通过本章教学，使学生能进一步认识到：牛顿运动定律对不同的机械运动是普遍适用的，并体会到，研究不同的运动要注意各自的特点，对具体问题进行具体分析，要学会将知识在不同情况下进行迁移和灵活应用。

五．内容讲法及对实验、习题的处理

1、内容讲法：