【正文】 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)★教學(xué)目標(biāo)1. 知道什么是曲線運(yùn)動(dòng)2. 知道曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是如何確定的，理解曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。3. 結(jié)合實(shí)例理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，對比直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)條件，加深對牛頓定律的理解?！锝虒W(xué)重點(diǎn)1. 知道什么是曲線運(yùn)動(dòng)2. 知道曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是如何確定的3. 理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件★教學(xué)難點(diǎn)1. 理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件★教學(xué)過程一、引入 師：同學(xué)們，在前面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了物體的一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律，像勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等，并結(jié)合牛頓定律從動(dòng)力學(xué)角度深入理解了運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。但大家有沒有發(fā)現(xiàn)，在前面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)的都是直線運(yùn)動(dòng)，而現(xiàn)實(shí)生活中更多見到的是曲線運(yùn)動(dòng)。所以從今天開始我們就來研究曲線運(yùn)動(dòng)。 師：什么是曲線運(yùn)動(dòng)？ 生：顧名思義，就是運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)。 師：同學(xué)們能不能舉幾個(gè)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的例子。 生：從微觀來講，電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，從天體運(yùn)動(dòng)來講，地球繞太陽運(yùn)動(dòng)。還有就是我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降臄S鉛球、鐵餅。跳高跳遠(yuǎn)等。 師：不錯(cuò)，我這兒也有一些視頻，大家一起來看看播放引入視頻文件二、曲線運(yùn)動(dòng)【定義】：運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)。 師：下面我們來一起討論曲線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 師：曲線運(yùn)動(dòng)的位移與路程是什么樣的關(guān)系？ 生：位移的大小小于路程。 師：回答得很好！說明大家對標(biāo)量和矢量的概念已經(jīng)形成。 師：曲線運(yùn)動(dòng)平均速度與平均速率的關(guān)系怎樣？ 生：平均速度的大小小于平均速率。 師：瞬時(shí)速度與瞬時(shí)速率的關(guān)系怎樣？ 生：瞬時(shí)速度的大小就是瞬時(shí)速率。其實(shí)不管對于什么樣的運(yùn)動(dòng)，瞬時(shí)速率的定義就是瞬時(shí)速度的大小。三、曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向 師：物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的方向有什么特點(diǎn)？速度的方向會(huì)變化嗎？比如汽車在彎道行駛時(shí)運(yùn)動(dòng)方向變化了嗎？ 生：物體做曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向一直在變， 師：回答得很好！這里要提醒大家的是我們平時(shí)所講的物體的運(yùn)動(dòng)方向就是指物體瞬時(shí)速度的方向?！咎嵝选浚何覀兤綍r(shí)所講的物體的運(yùn)動(dòng)方向就是指物體瞬時(shí)速度的方向。 師：現(xiàn)在我們知道做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向一直在變，那物體在某一時(shí)刻或某一位置具體的速度方向是怎樣的呢？演示實(shí)驗(yàn)如圖所示【問題】：為什么說從A點(diǎn)離開軌道后在白紙上留下的軌跡記錄了鋼球在A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向？【解析】：因?yàn)锳離開軌道后不再受軌道束縛，在白紙上做的是直線運(yùn)動(dòng)，則物體做直線運(yùn)動(dòng)的方向就是物體離開A點(diǎn)的速度方向【問題】：白紙上的墨跡與軌道(曲線)有什么關(guān)系?【解析】：墨跡與軌道只有一個(gè)交點(diǎn)，說明了墨跡所在的直線為軌道所在曲線在該點(diǎn)的切線，也就是說質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)(或某一時(shí)刻)的速度的方向是在曲線的這一點(diǎn)的切線方向。播放演示實(shí)驗(yàn)的動(dòng)畫演示，加深印象 師：下面我們再來觀看一段視頻，請大家用心體會(huì)?！締栴}】：曲線運(yùn)動(dòng)中，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化了嗎？【解析】：速度是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的標(biāo)志。速度是矢量，有大小和方向。大小和方向中任何一個(gè)變化了，速度均發(fā)生了變化。物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向在不斷變化，所以曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷變化。【問題】：那曲線運(yùn)動(dòng)有加速度嗎？【解析】：因?yàn)榧铀俣缺硎疚矬w變化的快慢，既然速度變化了就一定有加速度?！纠斡洝浚呵€運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，有加速度。四、曲線運(yùn)動(dòng)的條件 師：剛剛我們研究了曲線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，下面我們來研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。 師：前面牛頓定律的學(xué)習(xí)中我們知道了物體的運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。那物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力有什么特點(diǎn)呢？演示實(shí)驗(yàn)1：以拋粉筆為例體會(huì)【體會(huì)】：物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不是僅僅由合外力決定的，粉筆在空中只受重力，重力方向豎直向下，但物體在空中的運(yùn)動(dòng)不一定是豎直向下的，物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律除了與合外力有關(guān)外還與物體的速度有關(guān)。即物體的運(yùn)動(dòng)由速度與合外力共同決定豎直上拋過程：速度向上，合外力向下，向上做減速直線運(yùn)動(dòng)豎起下拋過程：速度向下，合外力向下，向下做加速直線運(yùn)動(dòng)由靜止下落：豎直向下加速直線運(yùn)動(dòng)其它任意角度拋出：曲線運(yùn)動(dòng)結(jié)論：合外力與速度同一直線，做直線運(yùn)動(dòng)，同向加速，反向減速；合外力與速度不在同一直線，做曲線運(yùn)動(dòng)。演示實(shí)驗(yàn)2：一斜面裝置放在水平桌面上．在斜面頂端放置一鋼球，放開手讓鋼球自由滾下，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動(dòng)情況，記住鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡．【觀察】：鋼球做直線運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減?。窘馕觥浚轰撉蚴茇Q直向下的重力，豎直向上的支持力，還受到滑動(dòng)摩擦力的作用．摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，但與運(yùn)動(dòng)方向相反．在剛才實(shí)驗(yàn)中，鋼球的運(yùn)動(dòng)路徑旁邊放一塊磁鐵，重復(fù)剛才的實(shí)驗(yàn)操作，觀察鋼球在桌面上的運(yùn)動(dòng)情況．【觀察】：鋼球傲曲線運(yùn)動(dòng)．【解析】：鋼球受豎直向下的重力，豎直向上的支持力，與運(yùn)動(dòng)方向相反的滑動(dòng)摩擦力的作用，此外還受到磁鐵的吸引力．引力的方向隨著鋼球的運(yùn)動(dòng)不斷改變，但總是不與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上．如果小球本來是靜止的，在它的任何一個(gè)方向放上磁鐵，那小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)呢？【觀察】：鋼球?qū)⒀刂Φ姆较蜃黾铀僦本€運(yùn)動(dòng)。【解析】：鋼球受豎直向下的重力，豎直向上的支持力，磁鐵的吸引力，開始運(yùn)動(dòng)后還受到方向與運(yùn)動(dòng)方向相反的滑動(dòng)摩擦力的作用【牢記】：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)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。且合外力指向曲線彎曲的一側(cè)。 第二節(jié) 質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能在具體問題中知道什么是合運(yùn)動(dòng)，什么是分運(yùn)動(dòng)。知道合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是同時(shí)發(fā)生的，并且互不影響。知道運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法遵循平行四邊形法則【教學(xué)重點(diǎn)】對一個(gè)運(yùn)動(dòng)能正確地進(jìn)行合成和分解【教學(xué)難點(diǎn)】具體問題中的合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的判定?！菊n堂實(shí)錄】引入新課 上一節(jié)我們學(xué)習(xí)了曲線運(yùn)動(dòng)，它比直線運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，為研究復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，就需要把復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分為簡單的運(yùn)動(dòng)，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)一種常用的一種方法——運(yùn)動(dòng)的合成各分解。新課講解 （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)與技能 在具體問題中知道什么是合運(yùn)動(dòng)，什么是分運(yùn)動(dòng)。知道合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是同時(shí)發(fā)生的，并且互不影響。 知道運(yùn)動(dòng)的合成和分解的方法遵循平行四邊形法則過程與方法使學(xué)生能夠熟練使用平行四邊形法則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成和分解情感態(tài)度與價(jià)值觀使學(xué)生明確物理中研究問題的一種方法，將曲線運(yùn)動(dòng)分解為直線運(yùn)動(dòng)。（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程 1：合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng) （1）做課本演示實(shí)驗(yàn)： a在長約80—100cm一端封閉的管中注滿清水，水中放一個(gè)由紅蠟做成的小圓柱體R（要求它能在水中大致勻速上浮），將管的開口端用膠塞塞金。 b，將此管緊貼黑板豎直倒置，在蠟塊就沿玻璃管勻速上升，做直線運(yùn)動(dòng)，記下它由A移動(dòng)到B所用的時(shí)間。C：然后，將玻璃管重新倒置，在蠟塊上升的同時(shí)，將玻璃管水平向右勻速移動(dòng)，觀察到它是斜向右上方移動(dòng)的，經(jīng)過相同的時(shí)間，它由A運(yùn)動(dòng)到C： （2）觀察演示實(shí)驗(yàn)（看演示課件）（3）分析： 紅蠟塊可看成是同時(shí)參與了下面兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，在玻璃管中豎直向上的運(yùn)動(dòng)（由A到B）和隨玻璃管水平向右的運(yùn)動(dòng)（由A到D），紅蠟塊實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)（由A到C）是這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。（3）用CAI課件重新對比模擬上述運(yùn)動(dòng)（4）總結(jié)得到什么是分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng) a：紅蠟塊沿玻璃管在豎直方向的運(yùn)動(dòng)和隨管做的水平方向的運(yùn)動(dòng)，叫做分運(yùn)動(dòng)。 紅蠟塊實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)叫做合運(yùn)動(dòng)。 b：合運(yùn)動(dòng)的（位移、速度）叫做合（位移、速度） 分運(yùn)動(dòng)的（位移、速度）叫做分（位移、速度） 運(yùn)動(dòng)的合成和分解： （1） （2）運(yùn)動(dòng)的合成和分解遵循平行四邊形法則 拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律★教學(xué)目標(biāo)(一) 知識(shí)與技能1. 知道什么是拋體運(yùn)動(dòng)，什么是平拋運(yùn)動(dòng)。知道平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，加速度為g。2. 用運(yùn)動(dòng)的分解合成結(jié)合牛頓定律研究拋體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，知道平拋運(yùn)動(dòng)可分為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。3. 。掌握研究拋體運(yùn)動(dòng)的一般方法。4. 通過對平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行探究的過程，體會(huì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解在研究復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)中的重要地位。5. 體會(huì)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是一種等效替換，體會(huì)等效思想在物理研究中的重要作用。6. 培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的意識(shí)和勇氣，主動(dòng)探究實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。7. 通過用運(yùn)動(dòng)分解合成將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)化繁為簡的物理研究過程，感受物理學(xué)的奇妙。★教學(xué)重點(diǎn)1. 平拋運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律2. 分析歸納拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律——運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法。3. 拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用。★教學(xué)難點(diǎn)1. 數(shù)學(xué)知識(shí)分析歸納拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，如運(yùn)動(dòng)軌跡方程，位移速度等。2. 拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律★教學(xué)過程一、引入 師：剛剛我們學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)的合成與分解。在今后的學(xué)習(xí)中我們要學(xué)會(huì)用分解合成的方法來處理實(shí)際生活中的一些復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。 師：本節(jié)課我們一起來研究一種常見的運(yùn)動(dòng)：拋體運(yùn)動(dòng)。那什么是拋體運(yùn)動(dòng)？大家在日常生活中肯定經(jīng)常見到下面的這些運(yùn)動(dòng)。將物體以任意角度拋出，比如壘球，鐵餅，標(biāo)槍等。 師：要研究這們的運(yùn)動(dòng)，就必須對物體進(jìn)行受力分析，這些被拋出的物體在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到幾個(gè)力的作用？ 生：重力、空氣阻力。 師：回答得很好！空氣阻力一般情況下與速度有關(guān)，那這樣的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)嗎？ 生：不是，重力是恒定不變的，但阻力卻隨著速度在變化，所以肯定不是勻變速。 師：既然不是勻變速，這就給我們的研究帶來了困難。加速度變化的運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在研究的難點(diǎn)就在于阻力的影響，如果沒有阻力，那物體在空中只受重力，就是一個(gè)勻變速運(yùn)動(dòng)。對于研究勻變速運(yùn)動(dòng)我們還是很有經(jīng)驗(yàn)的。那空氣阻力的影響能忽略嗎，研究表明，如果物體的密度大一點(diǎn)，體積小一點(diǎn)，這時(shí)空氣阻力對物體運(yùn)動(dòng)的影響就很小，可以忽略。像剛才講的壘球，鐵餅，標(biāo)槍等在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力的影響就可以忽略。 師：既然一定條件下空氣阻力影響可以忽略，那我們就可以忽略次要因素，抓住主要因素。對于以一定速度拋出的物體，如果忽略空氣阻力，物體只受重力，這樣的運(yùn)動(dòng)就叫做拋體運(yùn)動(dòng)。【定義】：以一定的速度將物體拋出，忽略空氣阻力，只受重力，這樣的運(yùn)動(dòng)叫做拋體運(yùn)動(dòng)。所以拋體運(yùn)動(dòng)也是一個(gè)理想的模型。 二、平拋運(yùn)動(dòng) 師：接著我們來研究拋體運(yùn)動(dòng)中比較有代表性的一個(gè)運(yùn)動(dòng)，叫平拋運(yùn)動(dòng)。顧名思義就是說將物體以一定的速度水平拋出，不計(jì)空氣阻力。 師：平拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的呢？要研究物體的運(yùn)動(dòng)就要研究物體的受力。 師：平拋運(yùn)動(dòng)受力情況怎樣？ 生：只受重力。 師：是勻變速嗎？ 生：是的。 師：加速度是多少？ 生：大小為g，方向豎直向下。 師：直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)？ 生：速度和合外力不在同一條直線上，做曲線運(yùn)動(dòng)。 師：所以平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。【牢記】：平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。 師：對于一個(gè)曲線運(yùn)動(dòng)，我們可以用分解合成的方法將它分解成兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)。①分析合運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的初速度和加速度g②選擇適當(dāng)?shù)膮⒖枷?，將速度及加速度進(jìn)行分解根據(jù)上面分析結(jié)果，沿水平方向和豎直方向建立直角坐標(biāo)系是最合適的。水平方向x豎直方向y 加速度a 初速度0g0 速度為 的勻速直線運(yùn)動(dòng) 速度為自由落體運(yùn)動(dòng)③根據(jù)兩分運(yùn)動(dòng)方向各自的速度及加速度分析兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)方向各自對應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 三、平拋運(yùn)動(dòng)物體的位置 師：平拋運(yùn)動(dòng)任一時(shí)刻的位置如何確定？ 生：水平方向勻速，t時(shí)間內(nèi)的位移為，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)，t時(shí)間內(nèi)位移為，所以任一時(shí)刻的位置坐標(biāo)為（，） 師：t時(shí)間內(nèi)的位移如何計(jì)算？ 生： 與水平方向夾角四、平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡 師：我們已經(jīng)知道平拋運(yùn)動(dòng)物體任一時(shí)刻的位置坐標(biāo)，那xy間的關(guān)系式是怎樣的，它們描述的函數(shù)圖象即物體的運(yùn)動(dòng)軌跡又是怎樣的？ 生：任一時(shí)刻有：函數(shù)圖象是一條拋物線 師：其實(shí)數(shù)學(xué)中拋物線的名稱就是這樣得來的。【牢記】：平拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線。五、平拋運(yùn)動(dòng)的速度 師：物體任一時(shí)刻的速度如何確定？某一時(shí)刻有三個(gè)速度量：該時(shí)刻水平方向的速度、豎直方向的速度及合速度。我們要求解物體某一時(shí)刻的速度，求解的是哪一個(gè)呢？ 生：是指物體的真實(shí)速度，合速度。 師：那合速度如何求解呢？ 生：將該時(shí)刻下水平方向分速度和豎直方向分速度用平行四邊形定則進(jìn)行合成。有 師：速度所在的直線方向與平拋運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的幾何關(guān)系？ 生：相切，因?yàn)榍€運(yùn)動(dòng)上某點(diǎn)的速度方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向。 【體會(huì)】：曲線運(yùn)動(dòng)上某點(diǎn)的速度方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向。六、平拋運(yùn)動(dòng)落地時(shí)間 師：若將一物體以速度從高度為h的某點(diǎn)水平拋出，則物體的落體時(shí)間如何確定 生：根據(jù)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性，我們可以從x方向的勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律中求時(shí)間，也可以從y方向的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律中求時(shí)間，求出來的時(shí)間是一樣的。水平方向勻速運(yùn)動(dòng)豎直方向自由落體需要知道x和只要知道h就行【牢記】：只要知道了下落高度，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就確定了。水平位移由高度h和初速度共同決定。平拋條件分解規(guī)律；平拋物體的運(yùn)動(dòng)八、斜拋運(yùn)動(dòng) 師：如果物體拋出時(shí)速度不是沿水平方向，而是斜向上或斜向下，我們把這種運(yùn)動(dòng)叫做斜拋運(yùn)動(dòng)。下面我們以斜上拋運(yùn)動(dòng)為例進(jìn)行研究。 師：斜拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的呢？同樣我們必須對做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析 師：斜拋運(yùn)動(dòng)受力情況怎樣？ 生：只受重力。 師：是勻變速嗎？ 生：是的。 師：加速度是多少？ 生：大小為g，方向豎直向下。 師：直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)？ 生：速度和合外力不在同一條直線上，做曲線運(yùn)動(dòng)。 師：所以平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。 師：因?yàn)槭乔€運(yùn)動(dòng)，我們可以用分解合成的方法將它分解成兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)。以下步驟留給你生自己推導(dǎo)，教師巡視①分析合運(yùn)動(dòng)對應(yīng)的初速度和加速度gθ②選擇適當(dāng)?shù)膮⒖枷?，將速度及加速度進(jìn)行分解同樣可以沿水平方向和豎直方向建立