必修二第五章第一节《曲线运动》教学实录

1引入课题

师:学习新课内容之前, 让老师来检验一下同学们的预习成果如何, 请同学们拿起手中的答题机, 将学案上1~4题的答案发送上来。 (等待学生传送答案)

师:请看屏幕, 让我们一起来看看同学们的正答率。从同学们发送的答案中看出第3、4题的正答率偏低, 今天就让我们带着这些问题一起来学习新课的内容。

2教学过程

师:这是体育课上常见的毽球, 请同学们观察毽球在落地过程中的轨迹特点?

问:同学们一起回答毽球的轨迹有什么特点?

生:轨迹是曲线。

师:这就是曲线运动。曲线运动的定义是:物体运动的轨迹是曲线的运动称为曲线运动。今天这节课我们就一起来学习曲线运动。

生:研究直线运动时我们主要研究了位移、速度、加速度这三个量。

问:很好, 与直线运动相似研究曲线运动也要研究位移、速度和加速度, 这三个物理量哪个研究起来相对更简单呢? (板书)

生:位移。

师:好, 今天我们要学习的第一部分的内容就是曲线运动的位移。 (板书)

师:直线运动同学们一定很熟悉, 直线运动中我们是如何描述物体的位移的呢?

生:位移是由初位置指向末位置的有向线段, 用数轴就可以描述。

师:很好, 请坐。如果物体的运动像毽球一样是平面内的曲线运动, 又该怎样描述物体的位置和位移呢?

生:可以采用二维平面直角坐标系。

师:非常好!描述曲线运动的位移选用平面直角坐标系。

描述物体位置的变化可以用位移来描述, 位置变化的快慢用速度来描述, 本节课的第二部分我们一起来探究曲线运动的速度。展示图片, 猜想速度的方向?

生:感觉是火星沿着砂轮的切线方向飞出去的, 链球也是沿切线方向飞出去的, 所以我觉得曲线运动物体的某一时刻的速度方向是沿切线方向运动。

师:同学们的猜想是否正确呢?下面让我们用实验验证同学们的结论。

师:老师为同学们准备了探究实验。实验是利用稳定旋转的陀螺, 在其边缘处滴上墨水, 观察墨水被甩出时在白纸上留下的点迹, 分析陀螺边缘上的做曲线运动点的速度的方向。请同学们对照学案完成探究实验。并在学案上总结归纳出你的实验结论。

(学生实验过程现场进行视频采集并投影到大屏幕上)

师:请同学们停止实验。

师:同学们通过自己的探究实验得到了实验的结论, 你们的实验结论和猜想一致吗?下面我们请几名同学代表各自的小组到前面来展示一下实验成果。哪位同学愿意展示?

生:先请同学们看一下我们小组的实验轨迹, 从轨迹上可以看出墨迹是沿着陀螺的边缘飞出的, 就是切线方向。

生:我们小组的结论也是做曲线运动的物体在某点的速度方向就是该点的切线方向。

师: (教师总结) 根据探究实验得出结论, 做曲线运动的物体, 质点在某一点速度的方向跟曲线相切, 即该点的切线方向。

(板书) 师:物理学中的切线概念与数学中的切线有什么不同呢?结合平均速度和瞬时速度的概念, 请同学们思考怎样更好地理解切线在物理学中的意义呢?请同学们以小组为单位展开讨论。 (学生小组讨论)

师:请同学们停止讨论。

师:先回答初中数学是怎样定义切线的?

生:过圆上的某点与半径垂直的那条直线, 就是该点的切线。

师:这是同学们以前学习的切线的概念。那如何来理解曲线运动的速度方向中切线的意义呢? (白板课件展示)

师:结和平均速度和瞬时速度的概念来理解切线概念, 哪位同学想好了?

生: (学生白板笔书写) 连接AB两点, 直线AB即成为割线,

师:老师来总结一下, 根据瞬时速度的概念当t趋近于0时的平均速度是瞬时速度, 而此时割线AB也是趋近于0的, 那么此时的速度就是曲线上该点的瞬时速度, 方向就是该点的切线方向。并且物理中的切线是有方向的, 与物体实际的运动方向有关, 即是一条射线。 (板书)

生: (学生白板笔画图) 曲线运动的速度方向就是轨迹的切线的方向, 所以先看哪些位置的切线方向是竖直方向的, 再根据物体的实际运动方向确定切线的方向, 过切点画出速度方向。

师:通过上面的分析我们知道物体的速度方向是时刻变化的, 所以曲线运动是一种变速运动。 (板书)

师:根据牛顿第二定律可知, 力是改变物体运动状态的原因, 既然曲线运动是一种变速运动, 物体需要满足什么条件才可以做曲线运动呢?这就是我们下面要探究的问题。

(板书)

师:第三部分内容物体做曲线运动的条件。

师:为了让同学们更直观地接受新知识, 老师也为同学们准备了动手实验。通过小钢球在磁铁的吸引下的运动情况, 得出物体做曲线运动的条件。请同学们对照学案上的实验步骤完成实验, 比比看哪个小组做的又快现象又明显!请同学们开始实验。

(学生实验过程现场进行视频采集并投影到大屏幕上)

生:把磁铁放到小钢球的正前方时小球的轨迹是直线, 把磁铁放到小钢球的侧面时小钢球的运动轨迹就是曲线。

师:你们小组的实验结论是什么呢?

生:当物体的速度方向同合外力的方向有夹角时物体做曲线运动。

问:其他小组的同学你们的实验结论是什么呢?

生:我们小组的实验结论是当物体的速度方向同合外力的方向不在一条直线上时物体做曲线运动。

师:很好!

生:物体受到的是恒力的作用, 所以物体的初速度为零时做匀加速直线运动, 如果物体的初速度不为零但与合外力在同方向也是匀加速直线运动, 如果物体的初速度不为零但与合外力不在一条直线上时物体做匀变速曲线运动。 (学生齐声回答)

师:非常好。为了更好地理解合外力与物体的运动轨迹之间的关系我们再来做一题。

师:同学们们让我们一起来分析, 那位同学愿意帮助老师分析啊?

生:我做了一个实验, (手中有一个纸球, 水平抛出纸球) 。根据纸球的运动轨迹画出轨迹。 (但轨迹的末态速度方向为竖直)

师: (白板课件) 根据矢量三角形, 可以得到物体经过一段时间后的速度, 如此这样继续下去, 在足够长的时间里发现物体的速度的方向越来越向下偏, 但是无论时间有多么长从图形中可以分析, 速度的方向是不可能和合外力的方向平行的。

师:为了方便同学们的记忆, 我们这样记录“无力不拐弯, 有力必拐弯。曲线运动的轨迹夹在合外力与速度方向之间, 而且向趋近于合外力的方向弯曲, 即合外力指向轨迹的凹侧。”

师:根据同学们的正答率, 对轨迹、合外力和速度方向的知识点的掌握还是比较到位的。下面我们选出一名同学到前面来分析一下第五题。

(白板课件)

教师点拨:我们在分析物体做曲线运动的速度、加速度、位移、以及物体的轨迹的时候, 要注意速度的方向是时刻变化的, 而轨迹是始终夹在速度和合外力之间的, 并且只能无限的趋近于合外力。

师:请同学们看屏幕, 本课小结。 (课件展示)

师:课后作业。 (课件展示)

师:下面老师把本节课所有学案上的练习题的答案发送, 请同学们接受, 并进行反思和反馈。 (答题机答案发送)

摘要：通过分析让我们知道物体的速度方向是时刻变化的, 曲线运动是一种变速运动。

关键词：分析,曲线运动,变速运动