5.1曲线运动 教学设计-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

教学评一体化课时备课模板 课题 曲线运动 课时 1 所在教材与单元 统编版（2019）必修 第二册-第五章 课型 新授 学习目标 一、物理观念：学生要理解曲线运动是区别于直线运动的一种运动形式，其速度方向沿曲线的切线方向，这意味着曲线运动是变速运动。进而构建起物体做曲线运动的条件这一重要观念，即物体所受合力方向与速度方向不在同一直线上。 二、科学思维：通过对曲线运动实例的分析，像汽车转弯、飞镖飞行等，引导学生运用归纳、演绎等思维方法，从现象中总结规律，同时能运用牛顿第二定律对物体受力与运动状态的关系进行深入分析，提升逻辑思维能力。 三、科学探究：安排实验探究曲线运动的速度方向，如通过砂轮打磨工件产生火星的轨迹等实验，让学生经历提出问题、设计实验、进行实验、收集证据、分析论证等科学探究过程，培养学生的实践能力和创新精神。 四、科学态度与责任：在学习过程中，培养学生严谨认真的科学态度，体会曲线运动在生活和科技中的广泛应用，如天体的运行、运动员的投掷项目等，增强学生对物理学科的热爱以及探索自然的责任感。 重难点 从重难点来看，重点在于理解曲线运动的速度方向和掌握物体做曲线运动的条件。难点则是深刻理解曲线运动是变速运动，以及如何运用牛顿第二定律精准分析物体做曲线运动的条件，并将相关知识灵活运用到实际问题的解决中，像分析过山车在弯道处的运动情况等。 教学环节 学习活动 新课教学 一、课程导入 教师：同学们，大家好！今天我们开始新的一章内容的学习——曲线运动。大家在日常生活中有没有观察到过一些物体的运动轨迹是曲线的呢？ 学生（互动）：有！比如汽车转弯、鸟儿飞行、滑冰运动员转弯等等。 教师：非常好，大家观察得非常仔细。那么，为什么这些物体会做曲线运动呢？与直线运动相比，曲线运动有哪些特点呢？这就是我们今天要探讨的主题。 二、新课讲授 曲线运动的基本概念 教师：首先，我们来了解一下曲线运动的基本概念。曲线运动，顾名思义，就是物体的运动轨迹是一条曲线的运动。那么，曲线运动有哪些基本的特点呢？ 学生（思考并回答）：曲线运动的速度方向是不断变化的。 教师：很好，曲线运动的速度方向确实是不断变化的。那么，大家能不能告诉我，曲线运动的速度方向是如何变化的呢？ 学生（讨论后回答）：曲线运动的速度方向沿着轨迹的切线方向。 教师：非常准确！曲线运动的速度方向是沿着轨迹上每一点的切线方向的。这一点非常重要，也是我们判断一个物体是否在做曲线运动的重要依据。 板书： 曲线运动：速度方向沿着轨迹上每一点的切线方向。 教师：接下来，我们通过一个实验来验证一下这个结论。 （教师展示砂轮打磨刀具的实验视频，引导学生观察火花的方向） 教师：大家看到，砂轮打磨刀具时产生的火花是沿着砂轮切线方向飞出的，这说明砂轮在做曲线运动时，其速度方向确实是沿着切线方向的。 教师：那么，曲线运动是一种什么样的运动呢？它是匀速运动还是变速运动呢？ 学生（讨论后回答）：曲线运动是变速运动，因为速度方向在不断变化。 教师：很好，曲线运动确实是变速运动。因为速度是一个矢量，既有大小又有方向，只要其中一个发生变化，速度就发生变化。在曲线运动中，速度方向在不断变化，所以曲线运动是变速运动。 板书： 曲线运动：变速运动。 曲线运动的条件 教师：接下来，我们来探讨一下物体做曲线运动的条件。大家回想一下，我们之前学过的直线运动，物体在什么条件下会做直线运动呢？ 学生（回答）：当物体受到的合力方向与速度方向在同一直线上时，物体会做直线运动。 教师：很好，那么物体在什么条件下会做曲线运动呢？ 学生（讨论后回答）：当物体受到的合力方向与速度方向不在同一直线上时，物体会做曲线运动。 教师：非常准确！这就是物体做曲线运动的条件。我们可以通过一个实验来验证这个结论。 （教师展示仿真实验软件，演示物体在不同合力方向下的运动轨迹） 教师：大家看到，当合力方向与速度方向在同一直线上时，物体做直线运动；当合力方向与速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。 板书： 曲线运动的条件：合力方向与速度方向不在同一直线上。 教师：那么，大家能不能举出一些生活中物体做曲线运动的例子，并分析一下它们做曲线运动的原因呢？ 学生（互动）：比如汽车转弯，因为汽车受到的合力（如轮胎与地面的摩擦力）方向与速度方向不在同一直线上，所以汽车会做曲线运动。 教师：很好，大家分析得非常到位。那么，我们再来看看另一个例子——平抛运动。 教师：平抛运动是物体在只受重力作用下的曲线运动。大家能不能分析一下，平抛运动为什么是曲线运动呢？ 学生（讨论后回答）：因为重力方向是竖直向下的，而物体的初速度方向是水平的，所以重力方向与速度方向不在同一直线上，物体因此做曲线运动。 教师：非常好，大家分析得非常清楚。平抛运动确实是曲线运动的一个典型例子。 曲线运动的数学描述 教师：接下来，我们来探讨一下曲线运动的数学描述。为了描述曲线运动，我们需要引入一些新的物理量，比如弧长、切线、法线等。 板书： 曲线运动的数学描述：弧长、切线、法线等。 教师：弧长是物体在曲线轨迹上运动所经过的路程，切线是物体在曲线轨迹上每一点的速度方向，法线是垂直于切线的直线。 教师：除了这些基本的物理量外，我们还需要引入一些坐标系来描述曲线运动。比如，我们可以建立平面直角坐标系，用横坐标表示物体的水平位移，用纵坐标表示物体的竖直位移。 教师：在曲线运动中，物体的位移、速度、加速度等物理量都是矢量，它们都有大小和方向。为了描述这些物理量，我们需要用到矢量的合成与分解。 教师：比如，在平抛运动中，我们可以将重力加速度分解为水平方向和竖直方向的两个分量。水平方向上的分量不影响物体的水平位移，只影响物体的运动时间；竖直方向上的分量则使物体在竖直方向上做匀加速直线运动。 教师：通过这样的分解，我们就可以用直线运动的知识来解决曲线运动的问题了。这也是我们学习曲线运动的一个重要方法——化曲为直。 板书： 化曲为直：将曲线运动分解为直线运动来处理。 曲线运动的应用 教师：最后，我们来探讨一下曲线运动在现实生活中的应用。曲线运动在自然界和工程技术中有着广泛的应用。 板书： 曲线运动的应用：自然界和工程技术。 教师：比如，在自然界中，鸟儿飞行、河水流动等都是曲线运动的例子。在工程技术中，汽车转弯、火车在铁轨上行驶、飞机在空中飞行等都是曲线运动的例子。 教师：这些曲线运动不仅丰富了我们的日常生活，还推动了科学技术的发展。比如，飞机的飞行轨迹、导弹的发射轨迹等都是曲线运动的重要应用。 教师：那么，大家能不能举出一些曲线运动在现实生活中的应用例子，并分析一下它们的应用原理呢？ 学生（互动）：比如盘山公路的设计，就是为了减小汽车的坡度，使汽车能够平稳地行驶。这就是利用了曲线运动的特点。 教师：很好，大家分析得非常到位。盘山公路的设计确实是一个典型的曲线运动应用例子。通过设计曲线形状的公路，我们可以减小汽车的坡度，降低汽车的能耗和磨损，提高汽车的行驶安全性。 教师：再比如，花样滑冰运动员在比赛中经常做出各种优美的曲线动作，这也是曲线运动的一个重要应用。通过控制身体的姿势和力量，运动员可以做出各种高难度的曲线动作，给观众带来美的享受。 三、课堂练习 教师：接下来，我们来做一些课堂练习，巩固一下今天所学的内容。 习题一： 下列关于曲线运动的说法正确的是（ ） A. 曲线运动的速度一定变化，加速度也一定变化 B. 曲线运动的速度一定变化，做曲线运动的物体一定有加速度 C. 曲线运动的速度大小可以不变，所以做曲线运动的物体不一定有加速度 D. 在恒力作用下，物体不可能做曲线运动 学生（思考后回答）：选B。 教师：很好，大家答对了。曲线运动的速度方向一定变化，所以速度一定变化；由于速度变化，所以物体一定有加速度；曲线运动的速度大小可以不变（如匀速圆周运动），但速度方向一定变化；在恒力作用下，物体也可以做曲线运动（如平抛运动）。 习题二： 质点做曲线运动时（ ） A. 速度的大小一定改变 B. 速度的方向一定改变 C. 加速度一定改变 D. 加速度的方向一定与速度的方向在同一直线上 学生（讨论后回答）：选B。 教师：很好，大家答对了。质点做曲线运动时，速度的方向一定改变（因为速度方向沿着轨迹的切线方向）；速度的大小可以不变（如匀速圆周运动）；加速度不一定改变（如平抛运动）；加速度的方向一定与速度的方向不在同一直线上（这是物体做曲线运动的条件）。 习题三： 一个物体在恒力作用下做曲线运动，当此恒力的方向不变，而大小突然改变时，关于物体的运动说法正确的是（ ） A. 物体可能做直线运动 B. 物体一定做曲线运动 C. 物体运动的方向一定改变 D. 物体运动的速率一定改变 学生（思考后回答）：选A和D。 教师：很好，大家答对了。当恒力的大小突然改变时，如果改变后的恒力与物体的速度方向在同一直线上，那么物体将做直线运动；如果改变后的恒力与物体的速度方向不在同一直线上，那么物体将继续做曲线运动。所以A选项正确，B选项错误。因为速度方向可能改变也可能不变（如匀速圆周运动中向心力大小改变但方向不变时），所以C选项错误。因为速度大小（即速率）一定改变（因为力是改变物体运动状态的原因），所以D选项正确。 四、课堂小结 教师：好了，今天的课程就讲到这里。通过今天的学习，我们了解了曲线运动的基本概念、特点、条件、数学描述以及应用。我们知道了曲线运动是速度方向沿着轨迹切线方向的变速运动，物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一直线上。我们还学习了如何用数学方法描述曲线运动，以及如何将曲线运动分解为直线运动来处理。最后，我们还探讨了一些曲线运动在现实生活中的应用例子。 五、课后作业 教师：为了巩固今天所学的内容，我给大家布置一些课后作业。 1. 请列举出至少三个生活中物体做曲线运动的例子，并分析它们做曲线运动的原因。 2. 请解释一下为什么汽车在转弯时需要减速，并分析一下如果汽车不减速会有什么后果。 3. 请查阅相关资料，了解一下曲线运动在工程技术中的应用，并写一篇小论文来阐述你的理解。 教师：这些作业都是对今天所学内容的巩固和拓展，希望大家能够认真完成。如果有任何问题或困难，可以随时来找我交流。 六、师生互动环节 教师：在结束今天的课程之前，我还想和大家进行一下互动。大家有没有什么问题想要提问的？或者对今天所学的内容有什么疑问或不解的地方？ 学生（提问）：老师，我想问一下，在做曲线运动的物体中，它的加速度是不是一定不为零？ 教师：很好，这个问题问得很好。对于做曲线运动的物体来说，由于它的速度方向在不断变化，所以它的速度一定在变化。而速度的变化就意味着加速度的存在，所以做曲线运动的物体的加速度一定不为零。这个结论是非常重要的，也是我们判断一个物体是否在做曲线运动的重要依据之一。 学生（提问）：老师，我还想问一下，平抛运动是不是一种特殊的曲线运动？ 教师：是的，平抛运动确实是一种特殊的曲线运动。它是物体在只受重力作用下的曲线运动。在平抛运动中，物体的初速度方向是水平的，而重力方向是竖直向下的。由于这两个方向不在同一直线上，所以物体会做曲线运动。平抛运动在物理学中有着非常重要的地位，它是我们研究曲线运动的一个典型例子。 教师：好了，今天的互动环节就到这里。大家提出的问题都很有针对性，也说明大家今天都学得非常认真。希望大家能够继续保持这种学习态度和热情，不断提高自己的学习能力和水平。 七、结束语 教师：好了，今天的课程就讲到这里。感谢大家的认真听讲和积极参与。希望大家能够牢记今天所学的内容，并在以后的学习和生活中灵活运用。下课！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$