高中物理 第一节 曲线运动1教案 新人教版必修2.docx
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高中物理第一节曲线运动1教案新人教版必修2
2019-2020年高中物理第一节曲线运动-1教案新人教版必修2
教学建议:
一、教学目标:
1、知识和技能目标
(1)知道曲线运动中速度的方向,理解曲线运动一种变速运动。
(2)知道合运动和分运动,理解运动的合成和分解遵循平行四边形定则;会用作图法和直角三角形知识解决有关位移和速度的合成、分解问题。
(3)理解平抛运动是一个匀变速曲线运动,会用运动的合成和分解的方法分析解决有关平抛运动的问题。
(4)理解描述圆周运动的线速度、角速度的概念,以及两者之间的关系。
理解向心力和向心加速度的概念,知道它们的变化特点。
理解圆周运动是非匀变速曲线运动。
(5)能结合具体的生活实例,分析圆周运动中向心力的来源。
能具体解决有关圆周运动的问题。
会分析生活和生产中的离心现象。
2、体验型目标:
(1)利用简单器具,体验曲线运动中速度的方向,领会曲线运动的条件,体会力对物体运动速度的影响。
(2)探究平抛运动的规律,会描绘平抛运动的轨迹。
(3)通过查找资料,对比世纪弹道的形状与抛物线的差异,并尝试做出解释。
(4)估测自行车拐弯时受到的向心力。
(5)调查公路拐弯处的倾斜情况或铁路拐弯处两条铁轨的高度差异,并写出分析报告。
(6)比较研究平抛运动和圆周运动的不同方法,体会只是对人类文明进步的巨大影响。
二、教学重点和难点
(1)力对物体运动的影响与物体做曲线运动的条件。
(2)从等效的思想理解运动的合成与分解。
(3)平抛运动的规律的探索与运用。
(4)圆周运动的规律、向心力来源分析、及应用圆周运动的知识分析生活和生产中的具体问题。
三、教学中注意以下几点:
(1)注意通过过程的分析、方法上的探索,使学生顺其自然地获取新知。
例如,对于曲线运动方向的认知上,可通过大量实例使学生获取感性认识,然后一道学生从“极限”的角度进行理论分析,从而形成对曲线运动方向的正确理解。
另外,在对合、分运动关系的认识上、抛体运动规律的探究上、圆周运动中向心加速度的方向的探究上都体现出这一点。
(2)帮组学生设计完成相关的简单实验,使学生在体验中完成对知识的理解与把握。
(3)对于重点和难点问题,应抓住要害,放慢过程,降低台级,化解难点。
例如,对于运动的合成与分解,要通过更多一些具体事例,使学生明白运动之间的等效性;对于向心加速度概念的理解,教材中从运动学的角度出发进行描述,针对这一难点,首先抓住“速度变化量”这一要害,分成几个台阶,先认识直线运动中“速度变化量”,然后逐渐过渡到曲线运动的“速度变化量”,进一步使学生通过作图法会求“速度变化量”,再结合加速度的普遍定义来认识向心加速度的大小和方向。
(4)对于学生的探究性活动,要注意将统一的探究思路和不同的实验方案结合起来。
鼓励学生大胆创新,设计与课本不同的实验方案,不要死记实验器材、装置、不走等条文。
课程标准要求:
1、会用运动合成与分解的方法分析抛体运动。
2、会描述匀速圆周运动。
知道向心加速度。
3、能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。
分析生活和生产中的离心现象。
4、关注抛体运动和圆周运动的规律与日常生活的联系。
第一节曲线运动
探索:
自学尝试解决下列问题
1、为什么说曲线运动一定是一个变速运动?
曲线运动中速度的方向不断变化,所以曲线运动必定是一个变速运动。
2、运动的物体受到力的作用,试分析以下情况下,力F对物体运动的速度V的影响:
(1)力F与速度V的方向相同:
力的作用效果是使速度的大小不断变大,速度的方向保持不变。
(2)力F与速度V的方向相反:
力的作用效果是使速度的大小不断变小,速度的方向保持不变。
(3)力F与速度V的方向互相垂直:
力的作用效果是使速度的方向不断变化,速度的大小保持不变。
(4)力F与速度V的方向成某一角度:
力的作用效果是:
将力F沿速度的方向和垂直于速度的方向进行分解成两个力F1和F2,F1使速度的大小不断变化,F2时速度的方向发生变化。
3、归纳得出物体做曲线运动的条件:
当力F与速度V的方向不共线时,速度的方向必定发生变化,物体将做曲线运动。
要点归纳
1.理解曲线运动是一个变速运动
速度是一个矢量,既有大小,又有方向。
假如在运动过程中只有速度的大小的变化,而物体的速度方向不变,则物体只能作直线运动,因此,若物体做曲线运动,表明了物体的速度方向发生的变化。
因为速度是一个矢量,方向变化了,即使大小不变,速度这个物理量也发生了变化,所以曲线运动一定是变速运动。
2.物体做曲线运动的条件
曲线运动既然是一个变速运动,就一定有加速度,物体所受的合外力一定不为零。
当合外力的方向与速度方向共线时,加速度的方向也必与速度方向共线,物体做的是加速直线运动或减速直线运动。
这样,欲使物体作曲线运动,合外力的方向也必与速度方向不共线。
如图6-1-1,若我们将F用其两个互相垂直的分力来取代,(其中一个沿v的方向,另一个沿与v垂直的方向),这时可以看出,F1产生的效果是用来改变v的大小,而方向的改变只能由F2来完成了。
3.力对物体运动的影响
(1)当F与v方向共线时,F的作用效果主要是改变速度的大小,也改变速度的方向。
(2)当F与v方向垂直时,产生的加速度方向与v垂直,这时F起到改变v的方向的作用。
(3)当F与v方向成某一角度θ,如图6-1-1,将F用其两个分力F1,F2来取代,F1与v共线,改变v的大小。
F2与v垂直,改变v的方向。
因此,F既能改变v的大小,又能改变v的方向。
4、注意两点:
第一,曲线运动中的某段时间内的位移方向与某时刻的速度方向不同。
位移方向是由起始位置指向末位置的有向线段。
速度方向则是沿轨迹上该点的切线方向。
第二,曲线运动中的路程和位移的大小一般不同。
路程是指路径的长度,位移的大小则是始末位置间有向线断的长度。
例题探究与解答
例1如图6-1-2是一质点从A→G的轨迹曲线,B、C、D、E、F是轨迹上的点,请你画出质点在轨迹各点的瞬时速度方向,作出A→D、E→G的位移矢量。
分析:
瞬时速度方向与曲线上该点切线方向一致,故应如图6-1-3所示;位移矢量即连接初末位置的有向的线段,如图6-1-3所示。
说明 该题的关键是注意位移的方向与速度方向之间的区别。
例2如图6-1-4所示,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,即由F变为-F,在此力作用下,物体以后的运动情况,下列说法正确的是()
A、物体不可能沿曲线Ba运动
B、物体不可能沿直线Bb运动
C、物体不可能沿直线Bc运动
D、物体不可能沿原曲线由B返回A
分析:
本题考查曲线运动条件。
物体受力方向与速度方向不在一条直线上时,物体将做曲线运动,力的方向是指向轨迹弯曲的一侧的,AB曲线向下弯曲,说明力F沿某一方向指向AB弯曲一侧;若换成-F,其方向指向另一侧,故曲线要向上弯曲,物体可能沿Bc方向运动,如果物体在B点不受力,物体可能沿Bb方向做匀速直线运动;如果物体受力不变,则物体可能沿Ba曲线运动,故此时只有可能沿曲线Bc运动。
答案:
ABD
图6-1-5
说明根据曲线运动物体所受合力
必指向曲线凹侧也可判定。
该题中可
依据法向分力改变速度方向,从而影
响轨迹走向判断:
如图6-1-5所示,
物体在B点所受恒力必有垂直于速度
方向的法向力FN,当合力反向后,
FN必反向变为F’N,则轨迹必向上弯,
即可能为Bc。
例3下面说法中正确的是()
A、做曲线运动物体的速度方向必定是变化的
B、速度变化的运动必定是曲线运动
C、加速度恒定的运动不可能是曲线运动
D、加速度变化的运动必定是曲线运动
分析:
在曲线运动中,运动质点在任一点的速度方向,就是通过这一点的曲线的切线方向,所以曲线运动的速度方向一定变化,所以A正确;速度是矢量,既有大小又有方向,速度大小或方向其中一个变化或两个都变化,速度就变化。
若速度大小变化,方向不变,且速度方向与加速度方向在一条直线上,物体就做变速直线运动,故B不正确;物体做曲线运动的条件是加速度方向与速度方向不在一条直线上,而不是要求加速度是否为恒量,C不正确;加速度是矢量,既有大小又有方向,若加速度方向不变,仅是大小变化,且加速度方向与速度方向在一条直线上时,物体做变加速度直线运动,所以D不正确。
[答案]A
说明:
解答此题,要注意理解物体做曲线运动的条件和物体做曲线运动的特点,进一步理解速度、加速度的矢量性及速度、加速度变化的特征。
合作求解
1.一物体由静止开始下落一小段时间后,突然受一恒定水平风力的影响,但着地前一小段时间风突然停止,则其运动轨迹的情况可能是图6-1-6中的()
物体的运动可分为个过程,它们分别是:
分析这几个过程的起始速度
分析这几个过程的受力情况:
根据直线运动或曲线运动的条件判断各阶段的轨迹:
根据直线和曲线运动轨迹的特点画出曲线的轨迹:
答案:
C
跟踪练习
一、选择题
1、做曲线运动的物体,在运动过程中,一定变化的物理量是()
A.速率 B.速度 C.合外力 D.加速度
分析:
曲线运动中速度的方向必定发生变化,所以速度必定发生变化。
选项B正确
2.一质点做曲线运动,在运动的某一位置,它的速度方向、加速度方向、以及所受的合外力方向的关系是()
A.速度、加速度、合外力的方向有可能都相同
B.加速度与合外力的方向一定相同
C.加速度方向与速度方向一定相同
D.速度方向与合外力方向可能相同,也可能不同
分析:
由牛顿第二定律可知,加速度方向必定与合外力方向一致,选项B正确
3、物体受几个力的作用而做匀速直线运动,若突然撤去其中一个力,它可能做()
A.匀速直线运动
B.匀加速直线运动
C.匀减速直线运动
D.曲线运动
分析:
物体在几个力的作用下做匀速直线运动,说明物体处于平衡状态,撤掉其中一个力其它几个力的合力必定与这个力大小相等方向相反,若这几个力的合力与原来物体运动方向相同则作匀加速直线运动;若与原来方向相反,则作匀减速直线运动;若与原来的运动方向不在一条直线上则作曲线运动。
故选项BCD正确
4、质点在三个力F1、F2、F3的作用下保持静止状态,若突然撤去F1,则质点()
A.一定做匀变速运动
B.一定做直线运动
C.一定做非匀变速直线运动
D.一定做曲线运动
分析:
物体在三个力的作用下保持静止状态,突然撤去F1,则其另外两个力的合力与F1
大小相等方向相反,物体在这个合力的作用下由静止开始作匀变速直线运动。
故选项AB正确
5、关于物体的运动,下列说法中正确的是()
A.物体做曲线运动时,它所受的合力一定不为零
B.做曲线运动物体,有可能处于平衡状态
C.做曲线运动物体,速度的方向一定时刻改变
D.做曲线运动物体,受到的合外力方向有可能与速度的方向在一条直线上
分析:
物体作曲线运动的条件就是所受的合外力不为零,且其所受的合外力方向与速度方向不在一条直线上,故选项AC正确
6、一质点受到两个力F1和F2的作用。
由静止开始运动一段时间后,保持两个力的方向不变,其中力F1突然增大,则此后质运动情况下列说法中正确的是:
A、可能做变加速曲线运动
B、一定做匀变速曲线运动
C、一定做匀加速直线运动
D、在相等时间内质点的速度的变化量一定相等
分析:
质点由静止沿着两个力的合力方向作匀加速直线运动,当力F1突然增大时,合力方向不再沿原来的运动方向,故一定做曲线运动,又因为F1增大以后合力再不变化,故选项B正确
二、填空
7、做曲线运动的物体,在某点的瞬时速度的方向就是通过这一点沿曲线的
方向,因而做曲
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