5.1 曲线运动 教学设计 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦曲线运动的核心知识，梳理定义（轨迹为曲线的运动）、速度方向（沿轨迹切线）、受力条件（合力与速度不共线）的逻辑脉络。通过游乐园过山车、砂轮微粒等视频情境导入，结合“速度方向朝哪”等提问引发猜想，衔接直线运动知识，搭建从已知到未知的学习支架。 这份资料以科学探究为主线，采用“情境猜想-实验验证-理论推导”流程，如分组让钢球圆周运动松手观察方向、用磁铁改变钢球轨迹验证受力条件，培养科学探究能力；融入数理结合（切线概念讲解）、生活案例分析（铅球、汽车拐弯），落实物理观念与科学思维。作业设计结合生活观察，为教师提供完整实验方案与逻辑框架，助力学生提升探究与应用能力。

高中物理《曲线运动》完整教学设计 一、教学目标 （一） 物理观念 1、明确曲线运动的定义 2、理解物体做曲线运动的条件 （2） 科学探究、科学方法 1、 通过实验得出曲线运动速度方向沿轨迹切线的结论，通过“情境猜想-实验验证-理论推导”的流程，提升实验操作、数据分析与逻辑推理能力。 2、 通过探究实验结合已学力和运动的关系得出物体做曲线运动的条件，力与速度不共线，培养学生知识迁移的能力，并建立更完整的知识体系。 3、 运用数理结合的方法，理解曲线的切线，直观地理解到曲线运动的速度方向不断的改变。 （3） 科学态度与责任 感受物理与生活的联系，培养“从现象到本质”的探究意识，认同“实验是物理研究的核心方法”。 二、教学重难点 重点：曲线运动的速度方向判断，物体做曲线运动的条件。 难点：理解“合力方向指向轨迹凹侧”的推导过程，区分“速度方向”与“合力方向”的关系。 三、教学方法 演示实验法、探究实验法、提问法、数理结合法等 四、教学过程 （一）情境导入：激发疑问 播放视频：游乐园过山车轨道、砂轮打磨下来的炙热的微粒、链球运动员扔出去的链球  提问引导：“这些运动的轨迹都是曲线，大家思考两个问题：一是过山车在轨道拐弯处，运动方向朝哪？二是打磨下来的炙热的微粒沿什么方向运动？做直线还是曲线运动？三飞出的链球由沿什么方向运动？ 学生自由发言，记录2-3个典型猜想（如“速度沿轨迹切线”“受重力所以拐弯”），引出新课。 （二）实验探究 我们知道直线运动时，运动的方向与运动轨迹时一致的。根据刚才的视频我们发现曲线运动的速度方向是在变化的，那么物体的速度方向又与轨迹有什么关系呢？ 1：探究曲线运动的速度方向  实验1：圆周运动的速度方向（分组操作）  步骤：①用圆规在硬纸板画直径10cm的圆；②用细绳系一小钢球并将钢球粘上红墨水，让钢球沿所画的圆周做圆周运动，运动到某点时突然松手，观察钢球飞出方向；③重复3次，画出钢球刚飞出的方向线；④观察钢球刚飞出时的方向线与圆周的关系。 回顾数学知识：圆的切线：只与圆有且只有一个交点的直线。 现象分析：引导学生对比“飞出方向线”与“圆上该点的切线”，得出结论：曲线运动中，物体在某点的速度方向沿轨迹在该点的切线方向。 实验2：任意曲线的速度方向（演示+分组） 实验前，首先了解一个数学概念：曲线的切线 如上图，过曲线上两点A、B做直线，这条直线AB叫做曲线的割线，当B点逐渐靠近A点时，这条割线的位置不断变化，当B点无限接近A点时，AB这条直线就为曲线在A点的切线。 探究实验步骤：①在曲线轨道凹槽涂红墨水，钢球从轨道一端滑下，观察轨迹；②当钢球从轨道出口飞出时，标记飞出方向；③在出口轨迹点画切线，对比“飞出方向”与“切线方向”。  拓展提问：“雨天车轮溅水、砂轮打磨金属时火星的方向，是否符合这个结论？”（播放慢动作视频验证）。 归纳总结：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。 2：探究物体做曲线运动的条件 （1） 理论猜想：基于“力是改变运动状态的原因”，提问：“速度方向变化（曲线运动），一定受到力的作用，这个力的方向与速度方向有什么关系？” （2）实验验证（演示）：  步骤：①将斜槽固定，钢球从斜槽滚下，不加外力时，钢球做直线运动；②用在钢球运动路径的旁边放一块磁铁，磁铁的位置标记为A，观察钢球的运动；③改变磁铁块放置的位置，位置标记为B，再次实验，观察钢球的运动。  数据分析：引导学生观察“轨迹凹侧与拉力方向一致”，推导结论：当物体所受合力的方向与速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动；合力指向轨迹的凹侧。 归纳总结：物体做曲线运动的条件：当物体所受合力的方向与它的速度方向不再同一直线上时 ，物体做曲线运动。 （三）规律应用：联系生活 1. 案例分析（小组讨论，1题/组，派代表发言）： 案例1：扔出去的铅球，为什么轨迹是曲线？（受力：重力，与速度不共线）  案例2：汽车在水平路面拐弯时，靠什么力让运动方向改变？（静摩擦力，指向弯道内侧） 案例3：人造卫星绕地球运动，合力方向指向哪？（万有引力，指向地心，即轨迹凹侧） 2. 教师总结：所有曲线运动的本质的是“合力改变速度方向”，且合力始终指向轨迹凹侧。 （4） 例题 1、一个钢球从一斜面上滑下后在水平桌面上做直线运动，现在其运动路线的一侧放一块磁铁，钢球做曲线运动。下列说法正确的是 ( ) A．钢球的运动轨迹为抛物线 B．钢球所受合力为零时也可以做曲线运动 C．钢球做曲线运动的条件是所受合力的方向与运动方向必须垂直 D．钢球做曲线运动的条件是所受合力的方向与运动方向不在同一直线上 解析：钢球的运动轨迹为曲线，由于磁铁对钢球的吸引力随钢球到磁铁的距离变化，所以钢球的运动轨迹不是抛物线；钢球所受合力为零时，只能处于静止状态或匀速直线运动状态，不可能做曲线运动；钢球做曲线运动的条件是所受合力的方向与运动方向不在同一直线上，而不是必须垂直。所以答案为D 3、在 F1 赛事中，若在弯道上高速行驶的赛车车轮脱落，则关于脱落的车轮的运动情况，下列说法中正确的是 ( ) A. 仍然沿着赛车的弯道行驶 B. 沿着与弯道切线垂直的方向飞出 C. 沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道 D. 上述情况都有可能 解析：赛车沿弯道行驶，任一时刻赛车的速度方向是赛车运动轨迹上的对应点的切线方向，脱落的车轮的速度方向也就是脱落点轨迹的切线方向，车轮脱落后，不再受到车身的约束，受到与速度方向相反的阻力作用，车轮做直线运动，离开弯道。答案：C （五）课堂小结与作业 1. 小结：用思维导图梳理核心知识点——曲线运动定义→速度方向（切线）→受力条件（合力与速度不共线）。 2. 作业：①完成教材习题（判断3个生活场景中物体做曲线运动的原因）；②回家观察“水流拐弯”“荡秋千”，记录轨迹并分析受力与速度方向的关系。 五、板书设计 板块 核心内容  一、曲线运动定义 轨迹为曲线的运动（区别于直线运动）  二、速度方向 实验结论：沿轨迹上该点的切线方向（举例：车轮溅水、火星）  三、受力条件 推导结论：合力与速度不共线（合力指向轨迹凹侧）（实验：斜槽钢球加力）  四、生活应用 铅球（重力）、汽车拐弯（静摩擦力）、卫星（万有引力）  学科网（北京）股份有限公司 $