一、设计思想
在旧教材中,《曲线运动》关于曲线运动的速度方向的教学,通常通过演示圆周运动的小球离心现象,演示砂轮火星痕迹实验,采取告知的方式,让学生知道曲线运动的速度方向为该位置的切线方向,由于轨迹是瞬间性,实验有效性差。在新教材中,通过曲线轨道实验演示曲线运动的方向,再告知速度方向是曲线的切线方向,与旧教材相比,能获得具体的轨迹和末速度的“方向”,但是无法证明速度方向是切线方向。
笔者通过简易自制器材,让学生通过探究过程获得曲线运动的速度方向,并自己获得如何画曲线运动的速度方向的方法,强调科学探究的过程。笔者还通过当堂设计自行车挡泥板,以便学生把自己获得的知识应用于实践,体验学以致用、知识有价的感受。还要求学生观察自行车的挡泥板验证自己的设计作为课外作业,体会STS的意义,提高科学素养。
二、教材分析
教学基本要求:知道什么叫曲线运动,知道曲线运动中速度的方向,能在轨迹图中画出速度的(大致)方向,知道曲线运动是一种变速运动,知道物体做曲线运动的条件。
发展要求:掌握速度和合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。
本课是整章教学的基础,但不是重点内容,通过实验和讨论,让学生体会到曲线运动的物体的速度是时刻改变的,曲线运动是变速运动,速度的方向是曲线的切线方向。
模块的知识内容有三点:1、什么是曲线运动(章引);2、曲线运动是变速运动;3、物体做曲线运动的条件。
三、学情分析
在初中,已经学过什么是直线运动,什么是曲线运动,也知道曲线运动是常见的运动,但是不知道曲线运动的特点和原因。由于初中的速度概念的影响,虽然学生在第一模块学过速度的矢量性,但是在实际学习中常常忽略了速度的方向,也就是说学生对“曲线运动是变速运动”的掌握有困难。
学生分组实验时,容易滚跑小钢珠,要求学生小心配合。几何作图可能难以下手,教师可以适当提示。学生主要的学习行为是观察、回答、实验。
四、教学目标
1、知识与技能:
(1)知道什么叫曲线运动;
(2)知道曲线运动中速度的方向;
(3)能在轨迹图中画出速度的大致方向,能在圆周运动轨迹中规范地画出速度方向;
(4)知道曲线运动是一种变速运动;
(5)知道物体做曲线运动的条件;
(6)会判断轨迹弯曲方向(发展要求)。
2、过程与方法
(1)经历发现问题──猜想──探究──验证──结论──交流的探究过程;
(2)经历并体会研究问题要先从粗略到精细,由定性到定量,由特殊到一般再到特殊的过程;
(3)尝试用数学几何原理在物理研究中应用。
3、情感态度与价值观
(1)主动细心观察,注意关注身边的科学,积极参与学习活动。
(2)感受到科学研究问题源于生活实践,获得的结论服务于生活实践,体会学以致用的感受。
(3)初步感受下结论不能主观而要有科学依据的严谨的科学态度。
(4)初步养成小心翼翼做实验的习惯。
五、重点难点
重点:体验获得“曲线运动的速度方向是切线方向”的实验过程。会标出曲线运动的速度方向。
难点:如何获得曲线运动的速度方向是切线方向。如何画出曲线运动的速度方向。
六、教学策略与手段
在教学活动上:体现学生的主体性,体现教师的指导性和服务性。在教学媒体设计上:强调以试验教学为主,以多媒体为辅助(投影问题与习题)。在教学程序上基本上按照加涅信息加工模型。引起注意──告知学生学习目标──刺激回忆先决性的学习──呈现刺激材料──提供学习帮助──引出作业──提供作业──提供反馈──评价作业──促进保持和迁移,通过问题链把教、学、练、评有机整合。在学习过程上:突出学生发现问题──猜想──探究──验证──结论──应用。在探究方法上:突出整合数学知识解决物理问题。认知过程上:突出人类的学习规律和认知规律,即,由粗略研究到精细研究,由特殊到一般再到特殊的过程。在理念上:突出科学的研究源于生活实践,服务于生活实践;认识到“下结论必须要有科学依据”。
七、课前准备
学生无需预习课本,否则像已知谜底的猜谜活动那样,那些探究的活动和问答没有意义。
教师要做好教学用具准备工作。车速计数码照片;细线和摆球;矿泉水和小雨伞;砂轮、锯条和插座;小钢珠、黑墨水瓶、白纸,大的塑料三角板,量角尺,自制圆弧形有机玻璃,自制有机玻璃斜面,方形磁铁。调试多媒体设备。
八、教学过程
曲线运动
问题一:什么样的运动叫曲线运动?[投影]
师:人走路,驾车骑车、分吹雨打河流弯弯,篮球足球跑步等,飞机导弹卫星宇航行星,运动按照运动轨迹分为直线运动和曲线运动,物体运动的轨迹为曲线的运动叫曲线运动。请大家列举曲线运动现象。
生:举例曲线运动
师:曲线运动是很常见的运动。圆周运动是曲线运动的一种特殊现象。
(教学安排,简单扼要,节约时间)
问题二:做曲线运动的物体的速度有什么特点?[投影]
师:要研究物体的运动,我们必须研究物体的位移、速度、加速度等物理量,本堂课我们先研究曲线运动的速度的大小和方向有什么特点。
1、做曲线运动的物体的速度大小?[投影]
师:汽车里面有一个车速计(多媒体呈现数码照片),若果汽车拐弯时保持这个读数不变,那么,汽车做直线运动还是曲线运动?它的速度大小有无变化?
师:通常情况下,汽车拐弯要减速慢行,那么,汽车的慢行拐弯时,车上的车速计的读数如何变化?车还是做曲线运动吗?
师:这些事实说明,作曲线运动的物体的速度大小可以变化也可以不变(板书)。
2、做曲线运动的物体的速度方向?[投影]
汽车的拐弯时,速度方向有无变化?速度是一个矢量,它有方向性,那么做曲线运动物体的速度方向如何?
粗略研究(猜想):
演示1:教师演示摆球圆周运动时(先要求学生观察小球的运动方向),突然放手,小球飞出去。
演示2:教师把矿泉水到在一把小雨伞上(先要求学生观察水滴的运动方向),快速旋转小雨伞,雨滴从转动的小雨伞边缘飞出。
演示3:演示砂轮火星(要求砂轮圆面朝学生,以便学生观测大致切线方向)。
请学生到黑板上补画出小球、水滴、火星的方向。结果学生都会画出大致方向。
师:你们画出的方向是精确方向还是大致方向。如何画出精确的方向?
精细研究(探究、验证、结论)(重点难点):
物体做匀速直线运动,它的速度方向和运动轨迹方向一致。如果曲线运动的物体突然开始做匀速直线运动,那么直线运动的方向和曲线运动的末速度方向一致。(采取板画形式,师生共同回忆得出这个结论)
1、教师先演示投影:把小钢珠放在黑墨水瓶盖里转一下(内有一点点墨水),再放在半圆形有机玻璃轨道上运动并飞出,让钢珠在白纸上留下痕迹,同样在3/5半圆周,4/5半圆周上运动飞出,让学生猜测飞出方向由什么特点?(有机玻璃板说明:厚约5毫米,略小于小钢珠直径,圆弧半径15厘米,MN边稍长些,以便过MN做直线,根据半径大小确定圆心O位置。)
学生猜想:切线方向
师:已知圆弧半径为15厘米。如何验证?请用几何方法作图验证。
生:标出飞出点和圆心,做圆心和飞出点的连线,用量角尺量出该连线和飞出轨迹直线的夹角,是否90度。
2、再分组实验,提醒同桌配合,小心钢珠滚跑。实验完毕,要求作图验证,并互相讨论交流。
3、交流和结论:
师:要引导学生得出正确的科学结论:“圆周运动的物体的速度方向为该点的切线方向”,而不能直接得出“曲线运动的的物体速度方向为该点的切线方向”。
4、如何在圆周运动的轨迹上标注速度方向?
请在圆周上任取两点,作出该位置的物体速度方向。并研究圆周运动的速度方向有什么特点?
学生:找出圆心,做圆心和某点连线,再做连线的垂线,标出箭头(精确画法)。
学生:不同位置,速度方向不一样。“圆周运动是变速运动”
(特别强调:刚才的实验是圆周运动,不能得出“曲线运动是变速运动”“曲线运动的速度方向是切线方向”的结论)
5、一般曲线运动的速度情况和圆周运动一样吗?(由特殊到一般)
师边画边讲:圆周是特殊的曲线,一般的曲线可以看成很多很多的圆弧构成,每一个圆弧都是圆周的一部分。所以,曲线运动可以看成无数个圆周运动构成,曲线上每一个位置的速度方向就是该点所在的圆周的切线方向,速度方向时刻在变化。
所以:“曲线运动的物体速度方向为该点的切线方向”“曲线运动是变速运动”[投影]。
6、如何画一般曲线运动的速度方向?
要求学生阅读课文33页关于切线的三个自然段。教师再作示范。让学生学会粗略画一般曲线运动的速度方向。
第一次课堂练习(及时反馈、巩固、评价、迁移)
1、作业本37页第3题。“和平”号空间站环绕地球运行的轨迹是直线还是曲线?运行速度保持不变还是时刻改变。
2、作业本37页第7题。要求在在汽车波浪形路径上三个位置标注速度的方向。
问题三:如何使物体做曲线运动?[投影]
演示投影:在投影仪上铺上白纸,放上一个高度1厘米左右自制的有机玻璃玻璃斜坡,中间刻一条直槽。把小钢珠放在墨水瓶盖里转一下,把小钢珠放在槽中滚下,先不用磁铁,轨迹是一条直线。(效果很好,轨迹很清晰)
师:如何使小钢珠拐弯?
生:用磁铁吸引。
教师演示并投影:磁铁用电机模型里的方形磁铁(效果很好)。
师:要使小钢珠会弯向右侧,磁体放在哪一侧?
生:右侧。教师演示结果。
师:要使小钢珠会弯向左侧,磁体放在哪一侧?
生:把磁铁放在左侧。教师演示结果。
师:如果放在正下方,小钢珠会作什么运动?
师:如果放在正上方,小钢珠会作什么运动?
师:你认为物体做曲线运动的条件是什么?
生:运动物体在一个外力作用下。
师:对这个外力有什么要求?
生:外力方向与运动方向有个夹角?
师:外力方向和运动方向有什么要求吗?
生:不能相同也不能相反,也就是不能在同一条直线。
师;如果在两侧各放一个磁铁,小钢珠运动轨迹会弯向哪边?
生:那边磁力大,弯向哪边。
引导学生得出结论(板书):
物体做曲线运动的条件:物体受到的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上。
巩固练习学生演示并分析:
师:怎么样使粉笔头作曲线运动?怎么使粉笔头作直线运动?原因分析。
第二次课堂练习(及时反馈、复习、巩固、评价、迁移)
1、作业本38页第6题:已知物体初速度方向和恒定的合外力方向,判断物体运动的大致轨迹。
课堂小结:[以问答题形式进行]
2、(投影)下面说法正确的?
A.曲线运动的速度大小一定是变化的
B.曲线运动的速度方向一定是变化的
C.曲线运动一定是变速运动
D.变速运动一定是曲线运动
E.做曲线运动的物体所受合力一定不为零。
F.合外力不为零的运动一定是曲线运动。
G.曲线运动的加速度一定不为零。
H.曲线运动的加速度一定为零。
问题四:这些知识有什么用处?
实际应用:给自行车设计挡泥板。
教师:如果轮子上粘有泥巴,随车轮转动,这些泥巴将沿什么样方向飞出?应该设计怎样的档泥板?
要求学生只画两个轮子,标注前轮和后轮,在轮子上画挡泥板。
教师投影展示学生的设计图,请学生讲解设计理念和依据。教师以倾听为主,可以以问题形式提出自己疑问作为点评,但不提供正确答案。(作为课外观测作业)
九、作业设计
教师要求学生到自行车棚观察自行车的挡泥板。对照自己的设计,做比较分析。推测设计师为什么要这样设计。
十、知识结构或板书设计
曲线运动
1、曲线运动:物体运动的轨迹为曲线的运动。
2、曲线运动的特点:是变速运动
速度大小可以变化也可以不变
速度方向为切线方向,时刻在变化
3、做曲线运动的条件:
物体受到的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上
【问题研讨】
1、钢珠的轨迹分析:
小钢珠滚出的轨迹和有机玻璃的圆周不是重合的,如图所示,相差一个钢珠的半径值,但是圆心和飞出点的连线与半径还是是垂直。由于小钢珠的半径远远小于圆弧的半径,这点相差可以忽略。如果学生能力较强,可以略作说明。
2、作业分析;
课堂上,学生对挡泥板的设计很感兴趣,但是由于教师对学生设计不做肯定或否定,而是说“你们都有自行车、或者天天看到自行车,有无注意观察,你们看到的自行车挡泥板是这么样的?让事实说话吧,请大家到停车场看看”。学生心理求知欲更强烈,课后许多学生立即去观察。结果晚自修时就有很多学生把观察到情形告诉我。我组织大家讨论,取得意想不到的效果。这个作业很有物理味道,体现STS教育,学生参与度强,观察细致,分析有理。
分类分析:
1、大部分自行车没有挡泥板(学生的自行车)
2、小部分前轮的挡泥板为1/4圆周,后轮的挡泥板为1/2圆周。(教师的旧式自行车)
3、极少数自行车的后轮上有一小段斜向下或斜上翘的挡泥板,
4、极少数自行车的前轮有一小段水平或弧形挡泥板。
5、大家发现摩托车前轮后轮都有挡泥板,并且和老式自行车的挡泥板一样。
我们一起交流、讨论、推测那些设计师的设计的思想。归纳出几点:1、赛车型自行车尽量减少车的重量和次要附件,可以不用挡泥板。2、目前道路基本是水泥路或沥青路,泥巴很少见,挡泥板的功能淡化。3、考虑到泥巴做斜上抛运动,挡泥板不一定要圆弧形,也不一定要那么长,也不必紧紧“包住”轮子。4、美观需要。
作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,作为高中教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来,帮助高中教师更好的完成实现教学目标。那么怎么才能写出优秀的高中教案呢?下面是小编为大家整理的“曲线运动教学设计”,欢迎阅读,希望您能够喜欢并分享!
【教学目标】
1.知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上。
2.理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上。
3.培养学生观察实验和分析推理的能力。
4.激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯。
【重点难点】
1.重点:曲线运动的速度方向;物体做曲线运动的条件。
2.难点:物体做曲线运动的条件。
【导学流程】
前置复习
前边几章我们研究了直线运动,同学们思考以下两个问题:
1.什么是直线运动?
___________________________________________________
2.物体做直线运动的条件是什么?
___________________________________________________
在实际生活中,普遍发生的是曲线运动,那么什么是曲线运动?本节课我们就来学习这个问题。
新课学习
一、曲线运动的速度方向:
1.曲线运动是常见的,你能举出物体做曲线运动的一些实例吗?
___________________________________________________
2.观察课本P32图6.1-1和图6.1-2思考:砂轮打磨下来的炽热微粒。飞出去的链球,它们沿着什么方向?
___________________________________________________
3.讨论或猜测,曲线运动的速度方向应该怎样?
___________________________________________________
4.是不是象我们大家猜测的这样呢?让我们来看一个演示实验:教师演示课本P32演示实验验证学生的猜测,从而得到结论:
曲线运动速度的方向___________________________________________________
5.什么是曲线的切线呢?
结合课本P33图6.1-4阅读课本P33前两段加深曲线的切线的理解。
6.阅读课本P33第四段,试分析推理曲线运动是匀速运动还是变速运动?
速度是________(矢量.标量),所以只要速度方向变化,速度矢量就发生了________,也就具有________,因此曲线运动是________。
7.练习: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。
二、物体做曲线运动的条件:
1.提出问题:既然曲线运动是变速运动,那么由可知具有加速度,又由可知受力不为零,那到底有什么样的特点呢?
2.实验探究
器材:光滑玻璃板小钢球磁铁
演示:小钢球在水平玻璃板上做匀速直线运动。
问题: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。制定你的实验方案。
___________________________________________
实验验证:请两名同学利用他们的方案来进行验证。演示给全体学生。
分析论证:
①直线加速:的方向与的方向__________。
②直线减速:的方向与的方向__________。
③曲线运动:的方向与成一__________。
结论: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__________;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__________。
3.物体做曲线运动的条件:______________________________。
4.实践应用:
①从枪口射出的子弹为什么做曲线运动?
______________________________
②沿水平桌面向前滚动的钢球经过磁铁时,为什么转了弯?
______________________________
③讨论题:结合本节所学与前面知识体系来分类归纳力和运动的关系。
____________________
5.强化训练
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。
小结:做曲线运动的物体,合外力的方向总是指向曲线的内侧,是一条规律。
三、小结
同学们根据自身特点,各自进行。
1.独立归纳,应用自己熟悉的方式并能找出重点内容。
2.讨论归纳,列出知识的框架图,说明知识的认知过程。
3.结合提纲,知识重现,小结归纳。
小结提纲
1.曲线运动的特点。
2.曲线运动的性质。
3.物体做直线运动的条件。
4.物体做曲线运动的条件。
四、基础过关题
1.关于曲线运动,下列判断正确的是()
A.曲线运动的速度大小可能不变
B.曲线运动的速度方向可能不变
C.曲线运动的速度可能不变
D.曲线运动可能是匀变速运动
2.关于曲线运动的条件,以下说法正确的是()
A.物体受变力作用才可能做曲线运动
B.物体受恒力作用也可能做曲线运动
C.物体所受合力为零不可能做曲线运动
D.物体只要受到合外力就一定做曲线运动
3.一物体在几个恒力作用下平衡,现突然撤去其中一个力,则该物体的运动情况可能是()
A.做匀加速直线运动
B.做匀减速直线运动
C.做曲线运动
D.做匀速运动
4.如下图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B点,这时突然使它所受的力反向而保持大小不变,则在此力作用下,物体以后的运动轨迹是图中3条虚线中的()
A.Bc
B.Bb
C.Ba
D.都不是
5.关于做曲线运动的物体,下列说法正确的是()
A.它所受的合力一定不为零
B.有可能处于平衡状态
C.速度方向一定时刻改变
D.受的合外力方向有可能与速度方向在同一条直线上
参考答案:
1.AD
2.BC
3.ABC
4.A
5.AC
附:板书设计
【备课资料】
一、正确认识曲线运动中合外力的作用效果
设质点沿如图所示的曲线运动,在时刻位于A点,经位于B点,它在A点和B点的瞬时速度分别用和表示,那么在内质点的平均加速度应表示为:
式中,是速度的变化量,的方向应与此方向相同,按照矢量运算法则(平行四边形定则),的方向如图所示,即的方向是指向曲线凹的一侧,当足够小趋于零时,平均加速度无限接近于在A点的瞬时加速度,它的方向与足够小的方向相同,也指向曲线的凹侧,由牛顿第二定律可知,质点所受合外力的方向与其加速度方向相同,总指向曲线的凹侧。
把加速度和合外力F都分解在沿切线和沿法线(与切线垂直)方向上,如下图所示:
沿切线方向的分力产生切线方向的加速度,当和同向时,速率增加;当和反向时,速率减小,如果物体做曲线运动的速率不变,说明,即,此时的合外力方向一定与速度方向垂直,没有改变速度的大小。
沿法线方向的分力产生法线方向上的加速度,改变了速度的方向,由于曲线运动的速度方向时刻在改变,合外力的这一作用效果对任何曲线运动总是存在的。
可见,在曲线运动中合外力的作用,首先是产生以改变速度的方向,对于变速率曲线运动,合外力不仅改变速度的方向,同时还要改变速度的大小。
二、实验指导
1.研究曲线运动的速度方向
让学生拿细绳拴一个小球,先抡动绳子,让学生观察小球的圆周运动,利用视觉暂留这一视觉功能便会形成一个圆周轨迹的图像,然后松手,让学生观察小球沿切线方向的运动,可说明做曲线运动的物体的速度方向在该点的切线上。
2.验证物体做曲线运动的条件
该实验可在实物投影仪上进行。
在投影仪上放一张透明胶片,让小球从斜槽上滚下,在胶片上记下小球做直线运动的轨迹,然后在旁边放一个条形磁铁,再次让小球从斜槽上滚下,观察小球的运动轨迹,小球将偏离,沿曲线运动。
实验时应注意:
1.由于投影仪的大小有限,实验时斜槽不能整个地放在投影仪上,可以让一个学生协助操作,或者帮助拿斜槽,或者帮助划线。
2.斜槽的位置要固定。
3.磁铁不能离太近,以免小球被磁铁吸住。
【教学反思】“曲线运动速度的方向”
传统的教学过程:列举旋转砂轮上的火星,旋转雨伞上的水滴沿圆周切线飞出的事例得出结论:做曲线运动的质点经过某位置的速度方向,在曲线过这点的切线方向上。讲解有关例题,布置有关习题。
改进的教学过程:观察砂轮上的火星.链球运动员投掷链球的照片。提出问题:怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向?实验:通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动,说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切。
水平桌面上有一曲线轨道,它是由几段稍短的轨道组合而成的。钢珠由轨道的一端滚入,在轨道的束缚下按轨道的形状做曲线运动。在轨道的出口A处放一张白纸,蘸有墨水的钢珠离开轨道后在白纸上留下一条运动的痕迹,它记录了钢珠在A点的运动方向。
取去一段短轨道,钢珠的轨道出口改在图中B处,在B处放一张白纸,记录钢珠在轨道B点的运动方向。还可以继续取其它位置作为轨道出口进行相同的实验。
改进的教学过程:简单的理论分析,渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。
得出结论:做曲线运动的质点经过某位置的速度方向,在曲线过这点的切线方向上。
体验:做一个显示抛体运动速度方向的“飞镖”。
(1)观察在空中速度方向的变化;
(2)观察飞镖插入泥土时的入射角。
【教学目标】
1.知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上。
2.理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上。
3.培养学生观察实验和分析推理的能力。
4.激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯。
【重点难点】
1.重点:曲线运动的速度方向;物体做曲线运动的条件。
2.难点:物体做曲线运动的条件。
【导学流程】
前置复习
前边几章我们研究了直线运动,同学们思考以下两个问题:
1.什么是直线运动?
___________________________________________________
2.物体做直线运动的条件是什么?
___________________________________________________
在实际生活中,普遍发生的是曲线运动,那么什么是曲线运动?本节课我们就来学习这个问题。
新课学习
一、曲线运动的速度方向:
1.曲线运动是常见的,你能举出物体做曲线运动的一些实例吗?
___________________________________________________
2.观察课本P32图6.1-1和图6.1-2思考:砂轮打磨下来的炽热微粒。飞出去的链球,它们沿着什么方向?
___________________________________________________
3.讨论或猜测,曲线运动的速度方向应该怎样?
___________________________________________________
4.是不是象我们大家猜测的这样呢?让我们来看一个演示实验:教师演示课本P32演示实验验证学生的猜测,从而得到结论:
曲线运动速度的方向___________________________________________________
5.什么是曲线的切线呢?
结合课本P33图6.1-4阅读课本P33前两段加深曲线的切线的理解。
6.阅读课本P33第四段,试分析推理曲线运动是匀速运动还是变速运动?
速度是________(矢量.标量),所以只要速度方向变化,速度矢量就发生了________,也就具有________,因此曲线运动是________。
7.练习: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。
二、物体做曲线运动的条件:
1.提出问题:既然曲线运动是变速运动,那么由可知具有加速度,又由可知受力不为零,那到底有什么样的特点呢?
2.实验探究
器材:光滑玻璃板小钢球磁铁
演示:小钢球在水平玻璃板上做匀速直线运动。
问题: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。制定你的实验方案。
___________________________________________
实验验证:请两名同学利用他们的方案来进行验证。演示给全体学生。
分析论证:
①直线加速:的方向与的方向__________。
②直线减速:的方向与的方向__________。
③曲线运动:的方向与成一__________。
结论: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__________;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__________。
3.物体做曲线运动的条件:______________________________。
4.实践应用:
①从枪口射出的子弹为什么做曲线运动?
______________________________
②沿水平桌面向前滚动的钢球经过磁铁时,为什么转了弯?
______________________________
③讨论题:结合本节所学与前面知识体系来分类归纳力和运动的关系。
____________________
5.强化训练
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。
小结:做曲线运动的物体,合外力的方向总是指向曲线的内侧,是一条规律。
三、小结
同学们根据自身特点,各自进行。
1.独立归纳,应用自己熟悉的方式并能找出重点内容。
2.讨论归纳,列出知识的框架图,说明知识的认知过程。
3.结合提纲,知识重现,小结归纳。
小结提纲
1.曲线运动的特点。
2.曲线运动的性质。
3.物体做直线运动的条件。
4.物体做曲线运动的条件。
四、基础过关题
1.关于曲线运动,下列判断正确的是()
A.曲线运动的速度大小可能不变
B.曲线运动的速度方向可能不变
C.曲线运动的速度可能不变
D.曲线运动可能是匀变速运动
2.关于曲线运动的条件,以下说法正确的是()
A.物体受变力作用才可能做曲线运动
B.物体受恒力作用也可能做曲线运动
C.物体所受合力为零不可能做曲线运动
D.物体只要受到合外力就一定做曲线运动
3.一物体在几个恒力作用下平衡,现突然撤去其中一个力,则该物体的运动情况可能是()
A.做匀加速直线运动
B.做匀减速直线运动
C.做曲线运动
D.做匀速运动
4.如下图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B点,这时突然使它所受的力反向而保持大小不变,则在此力作用下,物体以后的运动轨迹是图中3条虚线中的()
A.Bc
B.Bb
C.Ba
D.都不是
5.关于做曲线运动的物体,下列说法正确的是()
A.它所受的合力一定不为零
B.有可能处于平衡状态
C.速度方向一定时刻改变
D.受的合外力方向有可能与速度方向在同一条直线上
参考答案:
1.AD
2.BC
3.ABC
4.A
5.AC
附:板书设计
【备课资料】
一、正确认识曲线运动中合外力的作用效果
设质点沿如图所示的曲线运动,在时刻位于A点,经位于B点,它在A点和B点的瞬时速度分别用和表示,那么在内质点的平均加速度应表示为:
式中,是速度的变化量,的方向应与此方向相同,按照矢量运算法则(平行四边形定则),的方向如图所示,即的方向是指向曲线凹的一侧,当足够小趋于零时,平均加速度无限接近于在A点的瞬时加速度,它的方向与足够小的方向相同,也指向曲线的凹侧,由牛顿第二定律可知,质点所受合外力的方向与其加速度方向相同,总指向曲线的凹侧。
把加速度和合外力F都分解在沿切线和沿法线(与切线垂直)方向上,如下图所示:
沿切线方向的分力产生切线方向的加速度,当和同向时,速率增加;当和反向时,速率减小,如果物体做曲线运动的速率不变,说明,即,此时的合外力方向一定与速度方向垂直,没有改变速度的大小。
沿法线方向的分力产生法线方向上的加速度,改变了速度的方向,由于曲线运动的速度方向时刻在改变,合外力的这一作用效果对任何曲线运动总是存在的。
可见,在曲线运动中合外力的作用,首先是产生以改变速度的方向,对于变速率曲线运动,合外力不仅改变速度的方向,同时还要改变速度的大小。
二、实验指导
1.研究曲线运动的速度方向
让学生拿细绳拴一个小球,先抡动绳子,让学生观察小球的圆周运动,利用视觉暂留这一视觉功能便会形成一个圆周轨迹的图像,然后松手,让学生观察小球沿切线方向的运动,可说明做曲线运动的物体的速度方向在该点的切线上。
2.验证物体做曲线运动的条件
该实验可在实物投影仪上进行。
在投影仪上放一张透明胶片,让小球从斜槽上滚下,在胶片上记下小球做直线运动的轨迹,然后在旁边放一个条形磁铁,再次让小球从斜槽上滚下,观察小球的运动轨迹,小球将偏离,沿曲线运动。
实验时应注意:
1.由于投影仪的大小有限,实验时斜槽不能整个地放在投影仪上,可以让一个学生协助操作,或者帮助拿斜槽,或者帮助划线。
2.斜槽的位置要固定。
3.磁铁不能离太近,以免小球被磁铁吸住。
【教学反思】“曲线运动速度的方向”
传统的教学过程:列举旋转砂轮上的火星,旋转雨伞上的水滴沿圆周切线飞出的事例得出结论:做曲线运动的质点经过某位置的速度方向,在曲线过这点的切线方向上。讲解有关例题,布置有关习题。
改进的教学过程:观察砂轮上的火星.链球运动员投掷链球的照片。提出问题:怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向?实验:通过钢球在具有任意曲线形状的导轨内的运动,说明曲线运动某点的速度方向跟曲线相切。
水平桌面上有一曲线轨道,它是由几段稍短的轨道组合而成的。钢珠由轨道的一端滚入,在轨道的束缚下按轨道的形状做曲线运动。在轨道的出口A处放一张白纸,蘸有墨水的钢珠离开轨道后在白纸上留下一条运动的痕迹,它记录了钢珠在A点的运动方向。
取去一段短轨道,钢珠的轨道出口改在图中B处,在B处放一张白纸,记录钢珠在轨道B点的运动方向。还可以继续取其它位置作为轨道出口进行相同的实验。
改进的教学过程:简单的理论分析,渗透极限的思想。由平均速度过渡到瞬时速度。
得出结论:做曲线运动的质点经过某位置的速度方向,在曲线过这点的切线方向上。
体验:做一个显示抛体运动速度方向的“飞镖”。
(1)观察在空中速度方向的变化;
(2)观察飞镖插入泥土时的入射角。
古人云,工欲善其事,必先利其器。作为高中教师就要精心准备好合适的教案。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,有效的提高课堂的教学效率。那么,你知道高中教案要怎么写呢?下面是小编精心为您整理的“曲线运动”,希望对您的工作和生活有所帮助。
教学目标
知识目标
1、知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上.
2、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上.
能力目标
培养学生观察实验和分析推理的能力.
情感目标
激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯.
教学建议
教材分析
本节教材主要有两个知识点:曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件.教材一开始提出曲线运动与直线运动的明显区别,引出曲线运动的速度方向问题,紧接着通过观察一些常见的现象,得到曲线运动中速度方向是时刻改变的,质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是曲线的这一点(或这一时刻)的切线方向.再结合矢量的特点,给出曲线运动是变速运动.关于物体做曲线运动的条件,教材从实验入手得到:当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动.再通过实例加以说明,最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析.教材的编排自然顺畅,适合学生由特殊到一般再到特殊的认知规律,感性知识和理性知识相互渗透,适合对学生进行探求物理知识的训练:创造情境,提出问题,探求规律,验证规律,解释规律,理解规律,自然顺畅,严密合理.本节教材的知识内容和能力因素,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善,是进一步学习的基础.
教法建议
“关于曲线运动的速度方向”的教学建议是:首先让学生明确曲线运动是普遍存在的,通过图片、动画,或让学生举例,接着提出问题,怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻速度的方向呢?可让学生先提出自己的看法,然后展示录像资料,让学生总结出结论.接着通过分析速度的矢量性及加速度的定义,得到曲线运动是变速运动.
“关于物体做曲线运动的条件”的教学建议是:可以按照教材的编排先做演示实验,引导学生提问题:物体做曲线运动的条件是什么?得到结论,再从力和运动的关系角度加以解释.如果学生基础较好,也可以运用逻辑推理的方法,先从理论上分析,然后做实验加以验证.
教学设计方案
教学重点:曲线运动的速度方向;物体做曲线运动的条件
教学难点:物体做曲线运动的条件
主要教学过程设计:
一、曲线运动的速度方向:
(一)让学生举例:物体做曲线运动的一些实例
(二)展示图片资料1、上海南浦大桥2、导弹做曲线运动3、汽车做曲线运动
(三)展示录像资料:l、弯道上行驶的自行车
通过以上内容增强学生对曲线运动的感性认识,紧接着提出曲线运动的速度方向问题:
(四)让学生讨论或猜测,曲线运动的速度方向应该怎样?
(五)展示录像资料2:火星儿沿砂轮切线飞出3:沾有水珠的自行车后轮原地运转
(六)让学生总结出曲线运动的方向
(七)引导学生分析推理:速度是矢量→速度方向变化,速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动.
二、物体做曲线运动的条件:
[方案一]
(一)提出问题,引起思考:沿水平直线滚动的小球,若在它前进的方向或相反方向施加外力,小球的运动情况将如何?若在其侧向施加外力,运动情况将如何?
(二)演示实验;钢珠在磁铁作用下做曲线运动的情况,或钢珠沿水平直线运动之后飞离桌面的情况.
(三)请同学分析得出结论,并通过其它实例加以巩固.
(四)引导同学从力和运动的关系角度从理论上加以分析.
[方案二]
(一)由物体受到合外力方向与初速度共线时,物体做直线运动引入课题,教师提出问题请同学思考:如果合外力垂直于速度方向,速度的大小会发生改变吗?进而将问题展开,运用力的分解知识,引导学生认识力改变运动状态的两种特殊情况:
1、当力与速度共线时,力会改变速度的大小;
2、力与速度方向垂直时,力只会改变速度方向.
最后归结到:当力与初速度成角度时,物体只能做曲线运动,确定物体做哪一种运动的依据是合外力与初速度的关系.
(二)通过演示实验加以验证,通过举生活实例加以巩固:
展示课件三,人造卫星做曲线运动,让学生进一步认识曲线运动的相关知识.
课件2,抛出的手榴弹做曲线运动,加强认识.
探究活动
观察并思考,现实生活中物体做曲线运动的实例,并分析物体所受合外力的情况与各点速度的关系.
文章来源:http://m.jab88.com/j/14513.html
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