曲线运动 教学设计4
【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？
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2. 物体做直线运动的条件是什么？
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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？
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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？
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3．讨论或猜测，曲线运动的速度方向应该怎样？
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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。
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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？
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②沿水平桌面向前滚动的钢球经过磁铁时，为什么转了弯？
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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。
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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。
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