5.1 曲线运动（培优教学课件）物理人教版2019必修第二册

该高中物理课件聚焦曲线运动的速度方向（沿轨迹切线）和条件（合外力与速度不共线），通过篮球、地球公转实例及砂轮微粒、链球运动视频导入，衔接直线运动知识，搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究（钢球印泥实验、磁铁影响轨迹实验）和科学思维（逻辑推理、模型建构）为主线，结合运动与相互作用观，如实验推导速度方向和受力条件。助力学生提升探究能力，也为教师提供结构化探究式教学资源。

第1节 曲线运动 第五章 抛体运动 人教版（2019）必修第二册 导入新课 到目前为止，我们只研究了物体沿着一条直线的运动。实际上，自然界中的曲线运动是很常见的。运动员奋力投球，篮球沿着一条优美的弧线进入篮筐；亿万年来地球在接近圆形的轨道上绕太阳时刻不停地公转。抛出的篮球、公转的地球，它们运动的轨迹都是曲线。我们把轨迹是曲线的运动称为曲线运动。 从现在开始，我们把目光转向抛体运动、圆周运动，以及更一般的曲线运动。从中我们可以体会到，研究直线运动时的基本思路和方法，原则上同样可以用来处理曲线运动。 导入新课 观察下边两段视频描述的现象，你能不能说清楚：砂轮打磨下来的炽热微粒和飞出去的链球，分别沿着什么方向运动？ 物理观念 1. 运动与相互作用观：准确判断曲线运动的速度方向沿轨迹切线，明确其因速度方向变化属于变速运动；理解物体做曲线运动的核心条件是合外力（或加速度）与速度方向不共线，能结合实例（如砂轮火星、水流偏转）分析力与运动方向的关系。 2. 位移观念：认识曲线运动中位移是矢量，其方向由初位置指向末位置，能结合平面坐标系描述曲线运动的位移，区分位移与路程的差异。 科学思维 1. 逻辑推理：基于实验现象（如小球在光滑曲线轨道的运动）推理曲线运动的速度方向，结合牛顿运动定律推导曲线运动的受力条件，形成“现象→推理→结论”的思维链条。 2. 抽象概括：能将生活中的曲线运动（如投篮轨迹、汽车转弯）抽象为物理研究对象，忽略次要因素（如空气阻力），聚焦“速度方向”“受力条件”等核心特征分析运动性质。 学习目标 科学探究 1. 实验设计与操作：完成“探究曲线运动的速度方向”实验（如用硬纸板做曲线轨道、让小球运动并标记轨迹切线），规范操作以获取清晰实验现象；通过改变小球受力（如加磁铁）观察轨迹弯曲方向，探究合力与轨迹的关系。 2. 证据收集与分析：记录实验中轨迹形状、切线方向、受力方向等信息，对比不同情境下的实验结果，归纳得出曲线运动的速度方向规律与受力条件，具备基于证据得出结论的能力。 学习目标 科学态度 与责任 1. 严谨求实：在实验操作中如实记录现象，不主观臆断速度方向；推导曲线运动条件时，严格遵循物理规律，不随意简化或忽略关键因素（如力与速度共线时的直线运动对比）。 2. 联系实际：感知曲线运动在生产生活中的广泛应用（如卫星绕地、运动员跳水），认识物理知识对解释自然现象、解决实际问题的意义，提升学习物理的兴趣与价值认同。 重点难点 重点 1. 曲线运动的速度方向：明确速度方向沿轨迹切线方向，理解该结论的实验依据（如砂轮火星、小球轨道运动），能结合实例判断不同位置的速度方向。 2. 曲线运动的条件：掌握物体做曲线运动的核心条件——合外力（或加速度）与速度方向不共线，能区分“共线（直线运动）”与“不共线（曲线运动）”的受力差异，并结合具体情境（如水平抛出的物体、转弯的汽车）分析。 3. 曲线运动的性质：理解因速度方向时刻变化，曲线运动一定是变速运动，明确“变速”的根源是速度方向改变（而非速率一定变化）。 难点 1. 速度方向沿切线的理解与应用：难以直观感知“切线方向”的物理意义，易混淆“速度方向”与“位移方向”；在复杂轨迹（如抛物线）中，准确判断某点切线方向存在困难。 2. 曲线运动条件的推导与辨析：难以结合牛顿运动定律（力是改变运动状态的原因）推导“力与速度不共线→运动方向改变→曲线运动”的逻辑链；易误将“受力大小变化”或“速率变化”当作曲线运动的条件。 3. 位移与路程的区分（结合曲线运动）：在曲线运动情境中，易忽略位移的矢量性，或混淆“轨迹长度（路程）”与“初末位置连线（位移）”的概念，尤其在描述位移时难以准确结合坐标系分析。 1. 曲线运动的速度方向 2. 物体做曲线运动的条件 3. 课堂总结 4. 练习与应用 5. 提升训练 学习内容 第1节 曲线运动 一、曲线运动的速度方向 第1节 曲线运动 一、曲线运动的速度方向 猜想：曲线运动物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向... ... 实验设计：如何设计实验验证上述猜想是否正确? 一、曲线运动的速度方向 实验方案：水平桌面上放一张白纸，白纸上摆一条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道。使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的C端滚入，钢球从出球在A、B点的运动方向。离开后会在白纸上留下一条运动的痕迹，白纸上的印迹与轨道(曲线)有什么关系？ 一、曲线运动的速度方向 一、曲线运动的速度方向 实验现象： 实验结论： 质点在某一点(或某一时刻)速度方向,沿曲线在这一点的切线方向 一、曲线运动的速度方向 在初中数学里我们已经知道了圆的切线。对于其他曲线，切线指的是什么？ 除实验方法外，还有什么方法可以确定物体在某一时刻的速度方向？ 过曲线上的A、B两点作直线，这条直线叫做曲线的割线。设想B点逐渐向A点移动，这条割线的位置也就不断变化。当B点非常非常接近A点时，这条割线就叫做曲线在A点的切线。 B A 设想质点由B点运动到A点，质点的平均速度方向不断变化，当B点与A点接近0时，质点在A点速度方向沿A点的切线方向。 一、曲线运动的速度方向 找出以下运动轨迹上A、B、C三点的运动方向，思考运动方向是否一样，你能得出什么结论？ A B C 速度是矢量，有大小和方向。大小和方向中任何一个变化了，速度均发生了变化。物体做曲线运动时，速度的方向在不断变化，所以曲线运动一定是变速运动，运动状态在不断变化。 只要速度有改变，即△v≠O，就一定具有加速度。 一、曲线运动的速度方向 曲线运动的特点 （1）曲线运动的在某一点的速度方向沿着该点的切线方向。 （2）曲线运动的运动方向时刻在改变； （3）曲线运动是变速运动，一定具有加速度，合外力不为零。 一、曲线运动的速度方向 【例1】(2023·浙江省高一期中)高台跳水比赛时，运动员起跳后在空中做出各种动作，最后沿竖直方向进入水中。若此过程中运动员头部连续的运动轨迹示意图如图中虚线所示，a、b、c、d为运动轨迹上的四个点，曲线在a、b、c、d四个点的切线方向均沿竖直方向。关于运动员头部经过这四个点时的速度方向，下列说法中正确的是 A.a、b、c、d四个点的速度方向均竖直向下 B.a、c两个点的速度方向均竖直向下 C.b、d两个点的速度方向均竖直向下 D.c点的速度方向竖直向上 一、曲线运动的速度方向 【解析】由于曲线运动某点的速度方向为轨迹在该点的切线方向，所以在题图中a点速度方向竖直向下，b点速度方向竖直向上，c点速度方向竖直向下，d点速度方向竖直向上，故选B。 一、曲线运动的速度方向 【例2】对于曲线运动的速度，下列说法正确的是 A.速度的大小与方向都在时刻变化 B.速度的大小不断发生变化，速度的方向不一定发生变化 C.物体在某一点的速度方向与这一点的受力方向相同 D.物体在某一点的速度方向沿曲线在该点的切线方向 【解析】做曲线运动的物体速度方向一定变化，但是大小不一定变化，故A、B错误；物体做曲线运动时，某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向，故C错误，D正确。 二、物体做曲线运动的条件 第1节 曲线运动 二、物体做曲线运动的条件 物体做曲线运动时，物体的加速度是否一定不为零？那么你是否可以进一步判定物体所受合外力的是否为零呢？ 曲线运动是变速运动 曲线运动的 加速度不为零 曲线运动所受合外力不为零 物体受什么样的力才会做曲线运动？请同学们按照以下步骤进行探究。 (1)中钢球从滑轨上滚下时，观察钢球做什么运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？ (2)中钢球从滑轨上滚下时，观察钢球做什么运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？ 二、物体做曲线运动的条件 二、物体做曲线运动的条件 通过以上实验，请你总结物体做曲线运动的条件是什么？ 结论：当运动物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动. 做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向与其所受合外力方向三者位置关系如何？ v F G G v1 v2 G v3 做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切，并向合力方向弯曲，(如图所示)夹在速度方向与合力方向之间。 二、物体做曲线运动的条件 小球所受合外力的方向与速度方向夹角为锐角，速率如何变化？ 小球所受合外力的方向与速度方向夹角为始终是直角，速率如何变化？ 小球所受合外力的方向与速度方向夹角为钝角，速率如何变化？ 速率增大 速率不变 速率减小 二、物体做曲线运动的条件 曲线运动合力一定是变力吗？ 不考虑空气阻力，飞镖受力为恒力 卫星受力为变力 G V1 G V2 G V3 F v v F 匀变速曲线运动 变速曲线运动 二、物体做曲线运动的条件 【例3】(2024·扬州市高一月考)扔飞镖是一项有趣的运动，利用飞镖可以研究曲线运动，下列图中正确描述飞镖在沿水平方向扔出后速度、合力、轨迹关系正确的是 二、物体做曲线运动的条件 【解析】飞镖做曲线运动，速度方向为轨迹在该点的切线方向，并且和飞镖运动的方向是一致的，飞镖的运动轨迹要夹在合力方向与速度方向之间，并且合力要指向轨迹凹的一侧，故选A。 二、物体做曲线运动的条件 【例4】如图所示，水平桌面上一小铁球沿直线运动。若在铁球运动的正前方A处或旁边B处放一块磁体，下列关于小铁球运动的说法正确的是 A.磁体放在A处时，小铁球做匀速直线运动 B.磁体放在A处时，小铁球做匀加速直线运动 C.磁体放在B处时，小铁球做加速度不变的曲线运动 D.磁体放在B处时，小铁球做加速度变化的曲线运动 二、物体做曲线运动的条件 【解析】磁体放在A处时，小铁球所受吸引力与速度方向相同，且越靠近磁体，小铁球所受吸引力越大，则小铁球做加速度增大的加速直线运动，故A、B错误；磁体放在B处时，小铁球所受吸引力与速度方向不在同一条直线上，且靠近磁体的过程中吸引力的大小和方向不断变化，则小铁球做加速度变化的曲线运动，故C错误，D正确。 二、物体做曲线运动的条件 【例5】如图所示，质量为m的物体在四个共点力的作用下做匀速直线运动，速度方向与力F1、F3的方向恰好在同一直线上，下列说法正确的是 A.若只撤去F1，物体做匀减速直线运动 B.若只撤去F3，物体做匀加速直线运动 C.若只撤去F2，物体做匀变速曲线运动 D.若只撤去F4，物体做非匀变速曲线运动 二、物体做曲线运动的条件 【解析】由题意知，开始时四个共点力合力为零。若只撤去F1，合力方向与速度v的方向同向，则物体做匀加速直线运动；若只撤去F3，合力方向与速度v的方向反向，物体做匀减速直线运动，A、B错误； 若只撤去F2或F4，合力方向与速度方向不在同一直线上，且合力为恒力，则物体做匀变速曲线运动，C正确，D错误。故选C。 三、课堂总结 第1节 曲线运动 四、课堂总结 曲线运动 定义 曲线运动的条件 曲线运动的速度方向 轨迹是曲线 速度方向沿曲线的切线方向 速度时刻变化，为变速运动 受力方向与速度方向不共线 匀变速曲线运动 非匀变速曲线运动 四、练习与应用 第1节 曲线运动 四、练习与应用 四、练习与应用 四、练习与应用 四、练习与应用 四、练习与应用 四、练习与应用 四、练习与应用 四、练习与应用 五、提升训练 第1节 曲线运动 五、提升训练 五、提升训练 五、提升训练 五、提升训练 五、提升训练 五、提升训练 五、提升训练 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 $