1.1曲线运动 教学设计-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

曲线运动 一、教学基本信息 1. 学科：物理 2. 年级：高中（必修第二册） 3. 课题：曲线运动 4. 课时：1 课时 5. 教学内容：认识曲线运动、曲线运动的速度方向、物体做曲线运动的条件 6. 教学目标 1. 知识与技能：知道曲线运动的定义，理解曲线运动的速度方向沿轨迹切线方向，掌握物体做曲线运动的条件，能判断物体是否做曲线运动并完成相关作图、分析题。 2. 过程与方法：通过实验探究曲线运动的速度方向和做曲线运动的条件，体会 “以直代曲” 的物理研究方法，培养实验观察、分析推理和逻辑判断的能力。 3. 情感态度与价值观：感受曲线运动在生活中的普遍性，激发探究物理规律的兴趣，体会将复杂问题转化为简单问题的物理研究思想。 7. 教学重难点 7. 重点：曲线运动的速度方向；物体做曲线运动的条件。 7. 难点：理解曲线运动的速度方向沿切线方向的理论推导；合外力方向与速度方向的关系对运动轨迹的影响；结合条件分析复杂场景下物体的运动状态。 8. 教学准备：塑料板、小球、墨水、白纸、磁铁、钢珠、多媒体课件（用于展示手绘 / 高清版的曲线运动相关示意图，无图片加载问题） 二、教学过程 （一）导入新课（5 分钟） 1. 教师提问：在必修第一册中我们系统学习了直线运动的规律，结合生活经验想一想，生活中除了直线运动，还有哪些常见的物体运动形式？请同学们举例说明。 2. 学生回答：投铅球、投篮、过山车转弯、骑自行车拐弯、货物随传送带做曲线运动、足球在空中的弧线运动等。 3. 教师用课件展示手绘版生活中曲线运动示意图（标注：图 1-1-1），包含三个典型场景：①传送带输送货物的弯曲轨迹 ②过山车的环形 / 弯曲运动轨迹 ③篮球斜向上投出的抛物线轨迹，总结：这些物体的运动轨迹是曲线，我们把这类运动称为曲线运动。本节课我们就来探究曲线运动的相关规律，带着 “为什么投篮时不能直接对准球篮，必须斜向上投出？” 的问题进入本节课的学习。 （二）新课讲授（25 分钟） 知识点 1：认识曲线运动 教师讲解：根据物体运动轨迹的形状特点，可将机械运动分为直线运动和曲线运动，轨迹为曲线的运动叫做曲线运动。曲线运动在生产和生活中十分普遍，是比直线运动更常见的运动形式，研究曲线运动时，我们可以借鉴研究直线运动的方法，将复杂的曲线运动转化为简单的运动进行分析。 知识点 2：曲线运动的速度方向 实验探究教师演示实验，同时用课件展示手绘版弯曲凹槽轨道实验装置示意图（标注：图 1-1-2），图中清晰画出：水平白纸、由 6 块塑料板组成的弯曲凹槽轨道、轨道入口 O、出口 A/B/C（从左到右依次排布）、蘸墨水的小球。操作讲解：将蘸有墨水的小球从弯曲凹槽轨道的入口 O 处滚入，让小球沿轨道运动，从出口 C 离开，观察白纸上小球留下的运动印迹；逐段拆去轨道，将出口依次改为 B、A，重复实验，记录小球经过 A、B、C 三个出口时的运动方向。提问学生：小球离开轨道出口后的运动方向与曲线轨道的形状有什么关系？学生观察总结：小球离开轨道后的印迹为直线，且与曲线轨道在出口处的边缘相切。 理论推导教师用课件展示手绘版曲线的割线与切线示意图（标注：图 1-1-3），图中画出：一条弯曲的曲线、曲线上的 A 点和 B 点（B 靠近 A）、连接 A/B 的割线、过 A 点的切线、标注 “割线”“切线” 字样。结合图讲解物理研究中 “以直代曲” 的逼近方法： 质点沿曲线从 A 点运动到 B 点，连接 A、B 两点的直线为割线，割线的方向为质点在 A、B 间的位移方向，也是这段时间内的平均速度方向； 设想 B 点逐渐向 A 点靠近，割线 AB 的方向会不断变化，当 B 点无限接近 A 点时，割线 AB 就与过 A 点的切线重合，此时割线的方向即为质点在 A 点的 瞬时速度方向。 结论总结实验和理论分析共同表明：在曲线运动中，质点在某一位置的速度方向与曲线在这一点的切线方向一致。教师用课件展示手绘版物体做曲线运动各点速度方向示意图（标注：图 1-1-4），图中画出一条曲线，在曲线上取 3-4 个不同点，分别画出各点的切线，并用带箭头的直线标注出速度方向。结合图进一步推导：曲线上不同点的切线方向不同，因此曲线运动中物体的速度方向时刻发生改变；速度是矢量，既有大小又有方向，只要速度的方向发生变化，速度矢量就发生变化，物体必然具有加速度，因此曲线运动一定是变速运动。 知识点 3：物体做曲线运动的条件 实验探究教师演示实验，同时用课件展示手绘版钢珠与磁铁实验示意图（标注：图 1-1-5），图中清晰画出：水平纸面、做直线运动的蘸墨水钢珠、钢珠旁的磁铁（用不同位置标注：沿钢珠运动方向、垂直运动方向、斜向）。操作讲解：让蘸有墨水的钢珠在水平纸面上做匀速直线运动，将磁铁分别沿钢珠运动方向、垂直运动方向、斜向放置在钢珠旁，观察钢珠的运动轨迹变化。提问学生：磁铁在什么方向吸引钢珠时，钢珠会偏离原来的直线轨迹做曲线运动？学生观察回答：当磁铁的吸引力方向与钢珠的运动方向不在同一条直线上时，钢珠的运动轨迹发生弯曲，做曲线运动；沿运动方向吸引时，钢珠仍做直线运动（加速 / 减速）。 理论推导教师结合牛顿第二定律讲解：曲线运动是变速运动，物体具有加速度，根据合，物体所受的合外力一定不为零；合外力的方向决定了加速度的方向，而合外力方向与速度方向的相对关系，直接决定了物体的运动轨迹。 结论总结实验和理论分析表明：当物体所受合外力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动；补充推论：若合外力方向与速度方向在同一直线上，物体做直线运动（合外力与速度同向：加速直线运动；合外力与速度反向：减速直线运动）。教师用课件展示手绘版航展飞行表演示意图（标注：图 1-1-7），图中画出 2-3 架飞机做曲线飞行的轨迹，让学生结合结论分析飞机做曲线运动的原因，巩固知识点。 （三）课堂练习（15 分钟） · 图 1-1-8（手绘）：跳水运动员头部的二维运动轨迹，画出一条平滑的曲线，标注 A、B、C、D 四个不同位置的点（沿运动轨迹依次排布）。 · 图 1-1-9（手绘）：足球罚任意球的运动轨迹，画出绕过 “人墙” 的弧线轨迹，在轨迹上标注 A 点，旁边简单画出 “人墙” 和球门的轮廓。 · 变式图（手绘）：一质点在水平面上的曲线运动轨迹，画出一条不规则平滑曲线，标注 M、N 两个点，标注 “水平面向右为运动大致方向”。 基础练习题 判断题：判断下列说法是否正确，并说明理由。 (1) 曲线运动一定是变速运动。 (2) 物体做曲线运动时，加速度一定不为零，但可以为恒量。 (3) 物体做曲线运动时，不可能受恒力的作用。 (4) 物体做曲线运动时，加速度方向与速度方向可能在同一直线上。 作图题 (1) 如图 1-1-8 所示，是跳水运动员头部的二维运动轨迹，画出运动员头部在 A、B、C、D 各点的速度方向。 (2) 如图 1-1-9 所示，是足球罚任意球时的运动轨迹，画出足球在 A 点的速度方向和所受合外力的大致方向（提示：足球在空中主要受重力和空气阻力，合外力整体大致竖直向下）。 提升难度题（综合分析 + 作图） 如变式图所示，一质点在水平面上做曲线运动，轨迹为曲线 MN，已知质点 在运动过程中所受合外力为恒力，且合外力方向始终指向曲线轨迹的凹侧。 (1) 画出质点在 M、N 两点的速度方向； (2) 大致画出质点在 M、N 两点所受合外 力的方向； (3) 分析：若质点在运动过程中经过 N 点时突然不受合外力，质点 将做什么运动？说明理由。 练习题答案与解析 判断题答案 (1) 正确；理由：曲线运动的速度方向沿切线方向，时刻发生改变，速度矢量发生变化，因此一定是变速运动。 (2) 正确；理由：曲线运动有加速度，故加速度不为零；恒力作用下物体的加速度为恒量，若恒力与速度方向不共线，物体做曲线运动（如后续要学的平抛运动）。 (3) 错误；理由：物体受恒力时，若合外力方向与速度方向不在同一直线上，物体做曲线运动，例如平抛运动只受重力（恒力），属于曲线运动。(4) 错误；理由：加速度方向与合外力方向始终一致，物体做曲线运动的条件是合外力与速度方向不共线，因此加速度方向与速度方向一定不在同一直线上。 作图题答案 (1) A、B、C、D 各点的速度方向均为各点沿轨迹的切线方向，用带箭头的直线表示，箭头指向运动员的运动方向（沿轨迹走向）。 (2) 足球在 A 点的速度方向为 A 点沿轨迹的切线方向（带箭头直线）；合外力大致方向为竖直向下（带箭头直线），箭头指向曲线凹侧。 提升题答案与解析 (1) M、N 两点的速度方向为各点沿轨迹的切线方向，用带箭头的直线表示，箭头沿运动轨迹的走向。 (2) 合外力方向均指向曲线轨迹的凹侧，因合外力为恒力，故 M、N 两点的合外力方向平行且同向，用带箭头直线表示即可。(3) 沿 N 点的速度方向做匀速直线运动；理由：根据牛顿第一定律，一切物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。质点经过 N 点时具有一定的速度，不受合外力时速度的大小和方向都不会改变，因此将沿 N 点的切线方向做匀速直线运动。 （四）课堂小结（3 分钟） 1. 学生自主梳理本节课核心知识点，同桌间相互复述，教师巡视引导。 2. 教师结合板书构建知识框架，总结核心内容： 3. 定义：轨迹为曲线的运动，是生活中普遍的变速运动； 3. 速度方向：沿轨迹切线方向（实验探究 +“以直代曲” 理论推导）； 3. 运动条件：合外力方向与速度方向不在同一直线上（合外力与速度共线则做直线运动）； 3. 研究方法：实验探究与理论推导结合、以直代曲、复杂问题简单化。 3. 回顾导入问题：投篮时斜向上投出，篮球的速度方向与重力（合外力）方向不共线，因此做曲线运动，最终落入球篮，完成课堂知识闭环。 （五）布置作业（2 分钟） 1. 完成教材课后基础练习题，巩固曲线运动的速度方向和运动条件核心知识点。 2. 观察生活中的 3 个曲线运动实例，分析其速度方向和所受合外力的大致方向，记录在作业本上。 3. 预习下一节内容，思考：如何利用运动合成与分解的方法，将曲线运动转化为简单的直线运动研究？ 4. 完成本节课补充的提升练习题，深化对合外力与曲线运动轨迹关系的理解。 三、板书设计 曲线运动 1. 认识曲线运动定义：轨迹为曲线的机械运动（普遍运动形式）分类：按运动轨迹分为直线运动、曲线运动示意图：图 1-1-1（生活中曲线运动） 2. 曲线运动的速度方向实验：小球离开曲线轨道，运动方向与轨道切线相切（图 1-1-2）理论：以直代曲，割线无限逼近切线（图 1-1-3）结论：某点速度方向 = 曲线在该点的切线方向（图 1-1-4）推论：速度方向时刻变→变速运动→有加速度、合外力≠0 3. 做曲线运动的条件实验：钢珠受磁铁吸引力，方向与速度不共线时做曲线运动（图 1-1-5）结论：合外力方向与速度方向不在同一直线上补充：合外力与速度共线→直线运动（同向加速 / 反向减速）实例：飞机曲线飞行（图 1-1-7） 4. 课堂练习基础：判断 + 作图（图 1-1-8、图 1-1-9）提升：恒力曲线运动 + 牛顿第一定律（变式图） 四、教学反思 1. 本节课以实验探究为主、理论推导为辅，教学中用手绘版示意图替代原加载失败的图片，确保课件展示清晰、学生能直观理解实验装置和物理模型，需注重手绘示意图的标注准确，贴合实验和知识点。 2. “以直代曲” 的物理研究方法是本节课的核心思维，讲解时需结合图 1-1-3 逐步推进，让学生理解 “割线变切线” 的逼近过程，培养学生的物理思维方法，可让学生尝试在草稿纸上画割线和切线，加深理解。 3. 课堂练习设置基础 + 提升的层级化设计，基础题强化核心知识点的应用，提升题培养学生的综合分析能力，教学中需关注学生作图的规范性（切线的画法、箭头的指向）和理由阐述的逻辑性，及时对典型错误进行纠错讲解。 4. 课堂中应多鼓励学生主动观察、思考和回答问题，增加师生、生生互动，让学生参与到知识的推导和探究过程中，避免被动接受知识，培养学生的实验探究能力和逻辑推理能力。 5. 本节课为抛体运动的学习奠定基础，课后需引导学生做好预习，让学生提前思考曲线运动的分解方法，为后续学习做好铺垫，可让学生提前查阅资料，了解平抛运动的特点。 学科网（北京）股份有限公司 $