人教版 (新课标)必修21.曲线运动教学设计

第六章   曲线运动

全章概述

本章以平抛运动和匀速圆周运动为例，介绍物体做曲线运动的条件、规律及其研究方法——运动的分解与合成。其中，平抛运动及匀速圆周运动规律是本章的重点，也是各类测试中经常考查的热点。尤其运动的分解与合成作为处理曲线运动的基本方法，既是我们需要掌握的重点知识，也是我们学习过程中的难点知识，应引起高度重视。

通过本章学习，我们首先应认识到：牛顿运动定律同样适用于曲线运动，是反映物体机械运动的基本定律；其次，应领会到：运动的分解与合成是物理等效思想方法在曲线运动研究过程中的具体应用；另外，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。

本章内容分为三个单元：

第一单元：第一节讲述物体做曲线运动的条件和曲线运动的特点。

第二单元：第二至四节阐述了研究曲线运动的基本方法，并用这个方法具体研究平抛及抛体运动的特点和规律。

第三单元：第五节到第八节学习匀速圆周运动的描述方法和基本规律以及匀速圆周运动规律的应用举例。

新课标要求

1、要深刻理解物体做曲线运动的条件和曲线运动的特点。物体做曲线运动的条件是物体所受合外力的方向与物体的运动方向不在一条直线上，判断物体是否做曲线运动只需要找到物体所受的合外力的方向及物体的速度方向即可。曲线运动的特点是曲线运动是变速运动，做曲线运动的物体在某一点（或某一时刻）的速度方向就是在曲线上的这一点的切线方向，其方向不断发生变化，因此曲线运动是变速运动。

2、认直把握运动的合成与分解所遵循的一个原则，两个原理。一个原则是运动的和成与分解均遵守平行四边形定则。这里包括对l、v、a的合成与分解。两个原理是：运动的独立性原理和运动的等时性原理。运动的独立性原理是指：物体在任何方向的运动，都按其自身的规律来进行，不会因为其他方向的运动是否存在而受到影响。运动的等时性原理是指：若物体同时参与几个分运动，合运动和分运动是在同一时间内进行的，它们之间不存在先后的问题。

3、物体做平抛运动的条件以及平抛运动的处理方法。物体做平抛运动的条件有两个：其一为物体具有不为零的水平初速度v0。其二为物体在运动过程中只受重力的作用。平抛运动的处理方法为：根据平抛运动水平方向不受力，竖直方向只受重力的特点，将其沿水平（x轴）和竖直（y轴）两个方向分解，水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，将复杂的曲线运动用合成与分解的方法化为直线运动的合成，是我们处理曲线运动的常用方法。

4、匀速圆周运动的特点是：线速度的大小恒定不变。角速度、周期和频率恒定不变，向心力和向心加速度的大小也是恒定不变的。处理匀速圆周运动的基本方法为：运用几何关系找到圆周运动的圆心和轨道半径，根据受力分析确定向心力的大小，最后利用向心力的适当表达式列方程求解。

新课程学习

6.1  曲线运动

★新课标要求

（一）知识与技能

1、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、知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上。

（二）过程与方法

1、体验曲线运动与直线运动的区别。

2、体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化。

（三）情感、态度与价值观

l、能领略曲线运动的奇妙与和谐，增强对科学的好奇心与求知欲。

2、激发参与科技活动的热情，善于将物理知识应用于生活和生产实践中。

★教学重点

1、物体做曲线运动的方向的判定.

2、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、会根据物体做曲线运动的条件分析具体问题。

★教学方法

 教师启发、引导，实验法、归纳法、讨论、交流学习成果。

★教学工具

计算机、投影仪、CAI课件、小钢球、条形磁铁。

★教学过程

（一）引入新课

教师活动：设问：

物体的运动从轨迹的不同可以分为两大类，是哪两类？请举例说明。

学生活动：积极思考，列举实例。学生代表发言，其他同学补充。

教师活动：学生举例后，演示课件，增加感性认识。

点评：问题比较简单，可由C层次同学(提问)答出，增加其学习的兴趣。

［结论］直线、曲线两种.

教师活动：总结点评学生的发言情况，引出课题。

直线运动已经学过，但实际生活中普遍发生的却是曲线运动。所以，研究曲线运动的特点，物体在什么情况下做曲线运动等问题将是我们更重要的任务，从本节课开始我们来研究曲线运动。

（二）进行新课

1、曲线运动速度的方向

教师活动：课件演示

(1)在砂轮上磨刀具时，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出；

(2)撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转，伞面上的水滴沿伞边各点所划圆周的切线方向飞出。

提出问题：曲线运动中速度的方向是时刻改变的，该怎样确定物体的速度方向呢？

引导学生阅读教材33页有关内容，明确切线的概念。

学生活动：阅读教材，回答什么是曲线的切线；如何描述曲线运动物体的速度方向。

教师活动：听取学生汇报，帮助总结、强调。

强调：质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是沿曲线的这一点的切线方向。

强化训练：

曲线滑梯如图所示，试标出人从滑梯上滑下时在A、B、C、D各点的速度方向.

教师活动：提问：

a：速度是矢量，既有大小，又有方向。那么速度的变化包含哪几层含义？

b：有人说，作曲线运动的物体一定具有加速度，该怎样理解？

c：由以上两个问题，可以更进一步概括出曲线运动的运动学特征，应该怎样描述？

学生活动：思考并回答问题。

教师活动：听取学生汇报，帮助总结、强调。

只要速度的大小、方向中的一个或两个同时变化，就表示速度矢量发生了变化；既然曲线运动是变速运动，那么由a=可得作曲线运动的物体一定具有加速度；

曲线运动中速度的方向时刻在改变，所以曲线运动是变速运动。

2、物体作曲线运动的条件

教师活动：演示实验：有条件的学校可以让学生两人一组，独立设计并完成实验。

给你一磁铁，如何使小钢球①加速仍做直线运动，②减速仍做直线运动，③做曲线运动？

学生活动：思考问题，并动手实验。

点评：培养学生动手动脑的习惯，增强学生探索新知的欲望。教师要尽可能给学生创造机会，不求结果，只要让学生亲历探索的过程就可以了。

教师活动：巡回指导，了解学生的实验过程，解决可能遇到的问题。

学生活动：代表发表见解，汇报实验方案和实验结果。

教师活动：听取学生汇报，帮助总结、点评

          磁铁对小钢球施加了一个力的作用，用F表示这个力，用v表示小钢球的速度，则

①直线加速：F的方向与v的方向在一条直线上，但方向相同.

②直线减速：F的方向与v的方向在一条直线上，但方向相反.

③曲线运动：F的方向与v不在一条直线上，成一角度.

强调总结：当物体所受的合力的方向与它的速度方向在同一直线时，物体做直线运动；当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动.

［课件演示］印证以上结论，同时增强感性认识。

学生活动：认真观看课件，体会物体作曲线运动的条件。

教师活动：投影习题，给学生以实例刺激，巩固所学知识

如图所示是标枪运动路线的示意图，请回答下面问题.

①画出它在各点的速度方向.

②画出标枪在各点的受力方向(不计空气阻力).

③说明标枪的运动轨迹为什么是曲线.

④从作出的图中可看出，力的方向总是指向轨迹弯曲的内侧，这是否可作为一条规律.

学生活动：思考并回答问题，学生代表发表见解。

教师活动：针对学生的回答进行点评。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

1.在砂轮上磨刀具时可以看到，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线飞出，为什么由此推断出砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向沿砂轮的切线方向?

解答：火星是从刀具与砂轮接触处擦落的炽热微粒，由于惯性，它们以被擦落时具有的速度做直线运动，因此，火星飞出的方向就表示砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向。火星沿砂轮切线飞出说明砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向沿砂轮的切线方向。

2.为什么说曲线运动一定是变速运动?

解答： 物体做曲线运动时，它在某点的速度方向就是曲线的这一点的切线方向，由于曲线上各点的切线方向是不同的，所以，物体做曲线运动时，速度的方向时刻在变化，由于速度是矢量，不论其大小是否变化，只要方向改变，速度就发生了变化，所以曲线运动一定是变速运动。

3.请你从牛顿运动定律和物体做直线运动的条件出发，总结出物体做曲线运动的条件。

解答： 由于曲线运动一定是变速运动，所以做曲线运动的物体一定有加速度，它所受的合外力一定不为零。当物体的加速度方向跟运动方向在一条直线上时，物体做变速直线运动（加速直线运动或减速直线运动），由牛顿第二定律知，物体做变速直线运动时，合外力的方向必跟运动方向在一条直线上。反之，只要合外力的方向跟物体的运动方向在一条直线上，物体就一定做变速直线运动。因此，当物体所受的合外力不为零，且合外力的方向跟物体的运动方向不在一条直线上时，物体就做曲线运动。

★课余作业

1、课后讨论P34“问题与练习”中的问题。

2、按照教材P34“做一做”栏目中的描述，自制一只“飞镖”，体会曲线运动的速度方向与轨迹曲线的关系。但一定要注意安全。

★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

教材分析

该节是全章的基础，所涉及的两大部分内容——曲线运动的特点以及物体做曲线运动的条件，对学生以后的学习以至对动力学的理解都有很大的帮助。

基于上面的分析，教学中要充分应用已有的观察和感知，已有的概念和知识，利用多种形式的教学手段，使学生对这部分知识有较深的认识。

教学建议

对于曲线运动速度的方向，要让学生观察有关现象，如用砂轮打磨工件时，火星沿砂轮的切线飞出；撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转时，水滴沿着伞边各点所划圆周的切线方向飞出.在观察现象的基础上，引导学生结合课本进行分析，总结出曲线运动的速度方向总是沿切线方向.然后提出问题：曲线运动是否一定是变速运动呢?通过学生思考和讨论，澄清模糊认识，得出正确结论.

对于物体做曲线运动的条件，可以引导学生从物体做直线运动的条件入手讨论，使学生明确：物体所受的合外力为零，或合外力不为零，但合外力和运动方向在一条直线上，物体均做直线运动，并得出：做曲线运动的物体所受的合外力不能为零，且合外力的方向与运动方向不在一条直线上，从而总结出物体做曲线运动的条件.进一步说明，做曲线运动的物体的加速度不为零，且加速度方向和运动方向不在一条直线上.然后再通过实验对上述分析加以说明，加深学生对物体做曲线运动条件的理解.