曲線運(yùn)動 教學(xué)設(shè)計(jì) 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

《曲線運(yùn)動》教學(xué)設(shè)計(jì)課程名稱：高中物理教學(xué)目標(biāo)知道曲線運(yùn)動的瞬時速度方向，能運(yùn)用極限思想理解瞬時速度的方向，并會在軌跡圖上畫出某點(diǎn)的速度方向。理解曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動，知道物體做曲線運(yùn)動的條件。教材分析本節(jié)是整章教學(xué)的知識基礎(chǔ)。有著承上啟下的作用，是后面研究學(xué)習(xí)復(fù)雜曲線運(yùn)動的基礎(chǔ)，也是對前面所學(xué)知識的重要補(bǔ)充，是對運(yùn)動和力的關(guān)系的進(jìn)一步理解和完善。教材先研究曲線運(yùn)動的方向，然后研究物體做曲線運(yùn)動的條件。從知識結(jié)構(gòu)上看，曲線運(yùn)動的速度方向是軌跡上某點(diǎn)的切線方向，只反映曲線運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特征，而曲線運(yùn)動的條件則是動力學(xué)特征，因此教材的安排較好地符合先研究運(yùn)動特征、再分析運(yùn)動原因的認(rèn)識之路。學(xué)情分析學(xué)生目前已經(jīng)學(xué)過直線運(yùn)動、牛頓運(yùn)動定律。對力與運(yùn)動的關(guān)系有了一定的認(rèn)識。曲線運(yùn)動與直線運(yùn)動的顯著區(qū)別是它的速度的方向時刻在變化，根據(jù)他們的認(rèn)知水平，關(guān)鍵是曲線運(yùn)動方向和做曲線運(yùn)動的條件他們難以理解，因此要在教學(xué)中豐富實(shí)例，先感知，再實(shí)驗(yàn)，最后理論證明。四、教學(xué)過程（一）新課引入【“套圈”游戲】請一位同學(xué)上來參與游戲。觀察到：圈有時做曲線運(yùn)動，有時做直線運(yùn)動。問：你還能舉出生活中其他曲線運(yùn)動的例子嗎？例如：過山車的運(yùn)動、籃球的運(yùn)動、操場跑步人的運(yùn)動通過這些例子，你覺得什么樣的運(yùn)動叫做曲線運(yùn)動呢？軌跡為曲線的運(yùn)動叫曲線運(yùn)動（二）新課教學(xué):曲線運(yùn)動的速度方向回顧套圈游戲，若讓你選擇，你會選擇在哪個位置套圈，為什么呢？直線運(yùn)動的速度方向很好確定，所以圈做直線運(yùn)動時，可以精準(zhǔn)套住娃娃。而圈做曲線運(yùn)動時，速度具有不確定性，因此加大了套圈的難度。怎樣確定曲線運(yùn)動中任意時刻（或任意位置）的速度方向呢？【實(shí)例1：砂輪在打磨金屬器件時，產(chǎn)生熾熱微粒，我們將這種熾熱微粒形象的比做“火星”，觀察圖片，“火星”在脫落前瞬間速度方向如何？】【實(shí)例2：在旋轉(zhuǎn)的陀螺邊緣滴入墨水，墨水會被甩出在紙上留下痕跡，你覺得墨水在離開陀螺邊緣瞬間的速度方向如何？你有什么理論依據(jù)嗎？【問題】一質(zhì)點(diǎn)在力的作用下做曲線運(yùn)動，從點(diǎn)A運(yùn)動到點(diǎn)B，若在B點(diǎn)突然失去了力的束縛，接下來質(zhì)點(diǎn)將怎么運(yùn)動呢?那這條直線與曲線運(yùn)動B點(diǎn)時的速度方向有什么關(guān)系呢?強(qiáng)調(diào)B點(diǎn)既是曲線運(yùn)動的結(jié)束，也是直線運(yùn)動的開始，因此曲線運(yùn)動和直線運(yùn)動在B點(diǎn)有相同的速度，所以曲線運(yùn)動B點(diǎn)的速度也沿直線方向?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察曲線運(yùn)動的的方向?qū)嶒?yàn)裝置介紹：小球從傾斜軌道滾下，沿曲線軌道運(yùn)動。曲線軌道是拼接而成的，通過撤掉外側(cè)的玻璃板，小球?qū)牟煌隹诔鰜怼?shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過復(fù)寫紙記錄下來小球滑出后的運(yùn)動軌跡。（由于復(fù)寫紙很容易在白紙下留下痕跡，提醒學(xué)生在動手實(shí)驗(yàn)時，要輕拿輕放，避免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。）分析學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果：問：小球從出口滑出后，軌跡為直線還是曲線？問：通過之前的分析，已知這些直線代表小球在各出口處的速度方向，這些速度方向有什么特點(diǎn)嗎？實(shí)驗(yàn)結(jié)論：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向?！纠碚撟C明】講解切線的概念：過曲線上的A、B兩點(diǎn)作直線，這條直線叫作曲線的割線。若B點(diǎn)逐漸沿曲線向A點(diǎn)移動，這條割線的位置會跟著移動。當(dāng)B點(diǎn)非常非常接近A點(diǎn)時，這條割線就叫作曲線在A點(diǎn)的切線。建立物理情景，從割線過度到切線，從平均速度過度到瞬時速度：現(xiàn)在，若一質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動由A點(diǎn)運(yùn)動至B點(diǎn)，由A指向B的有向線段為位移，由ν=?x?t，這段時間內(nèi)平均速度方向也從A指向B，逐漸縮短△t，當(dāng)△t很短很短時，B點(diǎn)非常非常接近A點(diǎn)，平均速度方向由AB （三）練習(xí)與應(yīng)用1、左圖，一質(zhì)點(diǎn)順時針做圓周運(yùn)動，試作出質(zhì)點(diǎn)在A、B、C、D四點(diǎn)的速度方向。2、右圖，為一跳水運(yùn)動員跳水時頭部的運(yùn)動軌跡，畫出整個運(yùn)動過程中頭部速度方向豎直向下的點(diǎn)。通過練習(xí)可發(fā)現(xiàn)，做曲線運(yùn)動的物體的速度方向在不斷變化，即速度在不斷變化，因此曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。（四）新課教學(xué)：物體做曲線運(yùn)動的條件剛才在套圈時，圈拋出后，都只受重力，但為什么會做不同的運(yùn)動呢？ 引導(dǎo)學(xué)生推理回答，得到結(jié)論：當(dāng)拋出的速度與重力方向共線時做直線運(yùn)動，當(dāng)拋出的速度與重力方向不共線時，做曲線運(yùn)動。 【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】小球在軌道中做曲線運(yùn)動，由于重力和支持力抵消，所受到的合力來自軌道的彈力，你認(rèn)為這個彈力主要是來自內(nèi)軌還是外軌？由泡沫板構(gòu)成的軌道和玻璃板是通過雙面膠粘接的，可以取掉。請嘗試在保證小球按原軌跡運(yùn)動的情況下，你能拆除哪些泡沫板呢？通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，取掉所有內(nèi)側(cè)軌道時，對小球運(yùn)動無影響。其實(shí)小球所受合外力為外軌對其的彈力，畫出小球運(yùn)動時，外側(cè)軌道對其的彈力，得到結(jié)論：物體做曲線運(yùn)動的條件為：所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上。合力指向指向曲線軌跡的凹側(cè)。(五)小結(jié)一、曲線運(yùn)動的定義 軌跡是曲線的運(yùn)動稱為曲線運(yùn)動。二、曲線運(yùn)動的速度方向 質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。三、曲線運(yùn)動的性質(zhì) 曲線運(yùn)動為變速運(yùn)動。四、曲線運(yùn)動的條件 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，物體做曲線運(yùn)動。五、板書設(shè)計(jì)定義：軌跡為曲線的運(yùn)動。定義：軌跡為曲線的運(yùn)動。二、速度方向：沿曲線在該點(diǎn)的切線方向。三、本質(zhì)：變速運(yùn)動四、條件：所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上。作業(yè)設(shè)計(jì)教材P5第5題：一個物體在光滑水平面上運(yùn)動，其速度方向如圖中的v所示。從A點(diǎn)開始，它受到向前但偏右（觀察者沿著物體前進(jìn)的方向，下同）的合力。到達(dá)B點(diǎn)時，這個合力的方向突然變得與前進(jìn)方向相同。到達(dá)C點(diǎn)時，合力的方向又突然改為向前但偏左。物體最終到達(dá)D點(diǎn)。請你大致畫出物體由A至D的運(yùn)動軌跡，并標(biāo)出B點(diǎn)、C點(diǎn)和D點(diǎn)。七、教學(xué)反思 1、在探究曲線運(yùn)動的速度方向時，首先通過打磨砂輪產(chǎn)生的火星的運(yùn)動以及從陀螺邊緣飛出的墨水的運(yùn)動這兩個實(shí)例讓學(xué)生進(jìn)行感知。但呈現(xiàn)實(shí)例的方式是通過兩種圖片，砂輪實(shí)驗(yàn)不利于現(xiàn)場演示，但對于陀螺實(shí)驗(yàn)本是想設(shè)計(jì)一個演示實(shí)驗(yàn)，最后由于時間關(guān)系未能成功，若能成功演示陀螺實(shí)驗(yàn)，學(xué)生感知效果會更好。2、本節(jié)課我通過自制教具設(shè)計(jì)了兩個學(xué)生實(shí)驗(yàn)，對于自制教具還有改進(jìn)的空間。小球在曲線軌道運(yùn)動的過程中，阻力還是比較大，可以對曲線軌道的材料選擇和加工上再進(jìn)行一些處理；小球的釋放區(qū)斜面不夠長，導(dǎo)致小球滑入曲線