曲線運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)教案
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知道曲線運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)，它在某點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向在曲線這一點(diǎn)的切線上。
2.理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是所受合外力與初速度不在同一直線上。
3.培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)和分析推理的能力。
4.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生探究物理問題的習(xí)慣。
【重點(diǎn)難點(diǎn)】
1.重點(diǎn)：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向;物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。
2.難點(diǎn)：物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。
【導(dǎo)學(xué)流程】
前置復(fù)習(xí)
前邊幾章我們研究了直線運(yùn)動(dòng)，同學(xué)們思考以下兩個(gè)問題：
1. 什么是直線運(yùn)動(dòng)?
___________________________________________________
2. 物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件是什么?
___________________________________________________
在實(shí)際生活中，普遍發(fā)生的是曲線運(yùn)動(dòng)，那么什么是曲線運(yùn)動(dòng)?本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)問題。
新課學(xué)習(xí)
一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向：
1.曲線運(yùn)動(dòng)是常見的，你能舉出物體做曲線運(yùn)動(dòng)的一些實(shí)例嗎?
___________________________________________________
2.觀察課本P32圖6.1-1和圖6.1-2思考：砂輪打磨下來的熾熱微粒。飛出去的鏈球，它們沿著什么方向?
___________________________________________________
3.討論或猜測(cè)，曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向應(yīng)該怎樣?
___________________________________________________
4.是不是象我們大家猜測(cè)的這樣呢?讓我們來看一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)：教師演示課本P32演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生的猜測(cè)，從而得到結(jié)論：
曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向___________________________________________________
5.什么是曲線的切線呢?
結(jié)合課本P33圖6.1-4閱讀課本P33前兩段加深曲線的切線的理解。
6.閱讀課本P33第四段，試分析推理曲線運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)?
速度是________(矢量.標(biāo)量)，所以只要速度方向變化，速度矢量就發(fā)生了________，也就具有________， 因此曲線運(yùn)動(dòng)是________。
7.練習(xí)：曲線滑梯如圖所示，試標(biāo)出人從滑梯上滑下時(shí)在A、B、C、D各點(diǎn)的速度方向。
二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：
1.提出問題：既然曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，那么由可知具有加速度，又由可知受力不為零，那到底有什么樣的特點(diǎn)呢?
2.實(shí)驗(yàn)探究
器材：光滑玻璃板 小鋼球 磁鐵
演示：小鋼球在水平玻璃板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
問題：給你一磁鐵，如何使小鋼球①加速仍做直線運(yùn)動(dòng)。②減速仍做直線運(yùn)動(dòng)。③做曲線運(yùn)動(dòng)。制定你的實(shí)驗(yàn)方案。
___________________________________________
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：請(qǐng)兩名同學(xué)利用他們的方案來進(jìn)行驗(yàn)證。演示給全體學(xué)生。
分析論證：
�、僦本�加速：的方向與的方向__________。
②直線減速：的方向與的方向__________。
�、矍�運(yùn)動(dòng)：的方向與成一__________。
結(jié)論：當(dāng)物體所受的合力的方向與它的速度方向在同一直線時(shí)，物體做__________;當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時(shí)，物體就做__________。
3.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：______________________________。
4.實(shí)踐應(yīng)用：
�、�?gòu)臉尶谏涑龅淖訌棡槭裁醋銮�運(yùn)動(dòng)?
______________________________
②沿水平桌面向前滾動(dòng)的鋼球經(jīng)過磁鐵時(shí)，為什么轉(zhuǎn)了彎?
______________________________
�、塾懻擃}：結(jié)合本節(jié)所學(xué)與前面知識(shí)體系來分類歸納力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。
____________________
5.強(qiáng)化訓(xùn)練
如圖所示是標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)路線的示意圖，請(qǐng)回答下面問題。
�、佼嫵鏊诟鼽c(diǎn)的速度方向。
�、诋嫵鰳�(biāo)槍在各點(diǎn)的受力方向(不計(jì)空氣阻力)。
�、壅f明標(biāo)槍的運(yùn)動(dòng)軌跡為什么是曲線。
�、軓淖鞒龅膱D中可看出，力的方向總是指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，這是否可作為一條規(guī)律。
小結(jié)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，合外力的方向總是指向曲線的內(nèi)側(cè)，是一條規(guī)律。
三、小結(jié)
同學(xué)們根據(jù)自身特點(diǎn)，各自進(jìn)行。
1.獨(dú)立歸納，應(yīng)用自己熟悉的方式并能找出重點(diǎn)內(nèi)容。
2.討論歸納，列出知識(shí)的框架圖，說明知識(shí)的認(rèn)知過程。
3.結(jié)合提綱，知識(shí)重現(xiàn)，小結(jié)歸納。
小結(jié)提綱
1.曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
2.曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。
3.物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件。
4.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。
四、基礎(chǔ)過關(guān)題
1.關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是( )
A.曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可能不變
B.曲線運(yùn)動(dòng)的`速度方向可能不變
C.曲線運(yùn)動(dòng)的速度可能不變
D.曲線運(yùn)動(dòng)可能是勻變速運(yùn)動(dòng)
2.關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的條件，以下說法正確的是( )
A.物體受變力作用才可能做曲線運(yùn)動(dòng)
B.物體受恒力作用也可能做曲線運(yùn)動(dòng)
C.物體所受合力為零不可能做曲線運(yùn)動(dòng)
D.物體只要受到合外力就一定做曲線運(yùn)動(dòng)
3.一物體在幾個(gè)恒力作用下平衡，現(xiàn)突然撤去其中一個(gè)力，則該物體的運(yùn)動(dòng)情況可能是( )
A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.做勻減速直線運(yùn)動(dòng)
C.做曲線運(yùn)動(dòng)
D.做勻速運(yùn)動(dòng)
4.如下圖所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，這時(shí)突然使它所受的力反向而保持大小不變，則在此力作用下，物體以后的運(yùn)動(dòng)軌跡是圖中3條虛線中的( )
A.Bc
B.Bb
C.Ba
D.都不是
5.關(guān)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，下列說法正確的是( )
A.它所受的合力一定不為零
B.有可能處于平衡狀態(tài)
C.速度方向一定時(shí)刻改變
D.受的合外力方向有可能與速度方向在同一條直線上
參考答案:
1.AD
2.BC
3.ABC
4.A
5.AC
附：板書設(shè)計(jì)
【備課資料】
一、正確認(rèn)識(shí)曲線運(yùn)動(dòng)中合外力的作用效果
設(shè)質(zhì)點(diǎn)沿如圖所示的曲線運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻位于A點(diǎn)，經(jīng)位于B點(diǎn)，它在A點(diǎn)和B點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別用和表示，那么在內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的平均加速度應(yīng)表示為：式中，是速度的變化量，的方向應(yīng)與此方向相同，按照矢量運(yùn)算法則(平行四邊形定則)，的方向如圖所示，即的方向是指向曲線凹的一側(cè)，當(dāng)足夠小趨于零時(shí)，平均加速度無限接近于在A點(diǎn)的瞬時(shí)加速度，它的方向與足夠小的方向相同，也指向曲線的凹側(cè)，由牛頓第二定律可知，質(zhì)點(diǎn)所受合外力的方向與其加速度方向相同，總指向曲線的凹側(cè)。
把加速度和合外力F都分解在沿切線和沿法線(與切線垂直)方向上，如下圖所示：
沿切線方向的分力產(chǎn)生切線方向的加速度，當(dāng)和同向時(shí)，速率增加;當(dāng)和反向時(shí)，速率減小，如果物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速率不變，說明，即，此時(shí)的合外力方向一定與速度方向垂直，沒有改變速度的大小。
沿法線方向的分力產(chǎn)生法線方向上的加速度，改變了速度的方向，由于曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在改變，合外力的這一作用效果對(duì)任何曲線運(yùn)動(dòng)總是存在的。
可見，在曲線運(yùn)動(dòng)中合外力的作用，首先是產(chǎn)生以改變速度的方向，對(duì)于變速率曲線運(yùn)動(dòng)，合外力不僅改變速度的方向，同時(shí)還要改變速度的大小。
二、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)
1.研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向
讓學(xué)生拿細(xì)繩拴一個(gè)小球，先掄動(dòng)繩子，讓學(xué)生觀察小球的圓周運(yùn)動(dòng)，利用視覺暫留這一視覺功能便會(huì)形成一個(gè)圓周軌跡的圖像，然后松手，讓學(xué)生觀察小球沿切線方向的運(yùn)動(dòng)，可說明做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向在該點(diǎn)的切線上。
2.驗(yàn)證物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件
該實(shí)驗(yàn)可在實(shí)物投影儀上進(jìn)行。
在投影儀上放一張透明膠片，讓小球從斜槽上滾下，在膠片上記下小球做直線運(yùn)動(dòng)的軌跡，然后在旁邊放一個(gè)條形磁鐵，再次讓小球從斜槽上滾下，觀察小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，小球?qū)⑵x，沿曲線運(yùn)動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意：
1.由于投影儀的大小有限，實(shí)驗(yàn)時(shí)斜槽不能整個(gè)地放在投影儀上，可以讓一個(gè)學(xué)生協(xié)助操作，或者幫助拿斜槽，或者幫助劃線。
2.斜槽的位置要固定。
3.磁鐵不能離 太近，以免小球被磁鐵吸住。
【教學(xué)反思】曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向
傳統(tǒng)的教學(xué)過程：列舉旋轉(zhuǎn)砂輪上的火星，旋轉(zhuǎn)雨傘上的水滴沿圓周切線飛出的事例得出結(jié)論：做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過某位置的速度方向，在曲線過這點(diǎn)的切線方向上。講解有關(guān)例題，布置有關(guān)習(xí)題。
改進(jìn)的教學(xué)過程：觀察砂輪上的火星.鏈球運(yùn)動(dòng)員投擲鏈球的照片。提出問題：怎樣確定做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某一時(shí)刻的速度方向?實(shí)驗(yàn)：通過鋼球在具有任意曲線形狀的導(dǎo)軌內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，說明曲線運(yùn)動(dòng)某點(diǎn)的速度方向跟曲線相切。
水平桌面上有一曲線軌道，它是由幾段稍短的軌道組合而成的。鋼珠由軌道的一端滾入，在軌道的束縛下按軌道的形狀做曲線運(yùn)動(dòng)。在軌道的出口A處放一張白紙，蘸有墨水的鋼珠離開軌道后在白紙上留下一條運(yùn)動(dòng)的痕跡，它記錄了鋼珠在A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。
取去一段短軌道，鋼珠的軌道出口改在圖中B處，在B處放一張白紙，記錄鋼珠在軌道B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。還可以繼續(xù)取其它位置作為軌道出口進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)。
改進(jìn)的教學(xué)過程：簡(jiǎn)單的理論分析，滲透極限的思想。由平均速度過渡到瞬時(shí)速度。
得出結(jié)論：做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過某位置的速度方向，在曲線過這點(diǎn)的切線方向上。
體驗(yàn)：做一個(gè)顯示拋體運(yùn)動(dòng)速度方向的飛鏢。
(1)觀察在空中速度方向的變化;
(2)觀察飛鏢插入泥土?xí)r的入射角。
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