《曲线运动》教学设计

20×20课题曲线运动课时1课时教材分析教材先安排曲线运动的方向，然后安排物体做曲线运动的条件。从知识结构上看，曲线运动的方向在轨迹上某点的切线方向是反映曲线运动的运动学特征，而曲线运动的条件则是动力学特征，完全符合牛顿力学的研究思路。从对学生认知建构的过程来看，知道曲线运动的方向只是知道一个事物的结果，掌握了曲线运动发生的条件才能理解出现该结果的原因，这样才能在逻辑上有利于学生深刻理解本节的两个重点内容。本节是整章教学的知识基础。教材中选取了两个实际情景的图片和一个演示实验。这样的安排充分体现了重视教学中知识与技能目标达成的同时更加突出过程和方法的形成。本来在通过观察砂轮打磨刀具和投掷链球两个视频后学生得出感性的、最表面的结论，20×20学生还需要深入问题的本质。教材中又安排了一个看似简单的实验，这个实验和上述两个材料有本质的不同，它不是一看就了事，而是要通过收集信息和分析、处理信息，然后得到物理结论，这是科学研究过程的必然。这样能使学生感觉到，一个结论的形成并不是草率的。到此似乎研究的过程就可以画上完美的句号，但是通过上述实验只能得出做圆周运动时质点的速度方向，这不能代表一般的曲线运动，所以结论不具有普遍性。因此教材中又安排了采用极限思想的一段理论证明，从理论上证明了任何曲线运动的物体在某点的速度方向在曲线上该点的切线方向。通过实验和讨论，让学生体会到做曲线运动的物体的速度是时刻改变的，曲线运动是变速运动；速度的方向沿轨迹的切线方向；理解物体做曲线运动的条件。学情分析在初中的学习中对于直线运动的特点和规律已经理解透彻，曲线运动在知识结构上对于高一学生是比较新的内容，又涉及到对矢量的理20×20解，学生掌握这部分知识就具有一定的难度。但在教学中，首先让学生要建立物体做曲线运动的图景。教材中所示的曲线运动的图景，生活中有很多，让学生们去观察，去体验。例如让学生抬起自行车的后轮，旋转脚踏板使后轮转动，观察轮上的泥点脱离车轮前的运动。然后提高车轮的转速，泥点将脱离车轮，观察泥点脱离车轮时的速度方向以及泥点脱离车轮后的运动。自行车是学生们最常用的交通工具，利用上述图景，可以缩短物理知识与学生之间的距离，建立学生对物理、对科学的亲近感。还可以让学生去观察公园内的各种游艺项目，数数在哪些项目中参与者的运动是曲线运动，相信学生会得出“生活中曲线运动比直线运动更普遍”的结论。新课标要求一、知识与技能1．知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是一种变速运动。20×202．知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力的方向与它的速度方向不在一条直线上。二、过程与方法1．体验曲线运动与直线运动的区别。2．体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化。三、情感、态度与价值观1．能领略曲线运动的奇妙与和谐，增强对科学的好奇心与求知欲。2．激发参与科技活动的热情，善于将物理知识应用于生活和生产实践中。教学重难点重点20×201．物体做曲线运动的方向的判定。2．物体做曲线运动的条件。难点1．理解曲线运动是变速运动。2．会根据物体做曲线运动的条件分析具体问题。突破难点策略由于学生对于矢量的理解还不够深刻，此问题对于高一学生来说具有一定的难度，属于教学难点部分。教师首先应该让学生自己思考，提出自己的观点，然后引导学生理解：速度是矢量，既有大小又有方向，不论速度的大小是否改变，只要速度方向发生改变，就表示速度矢量发生了变化，也就是具有了加速度，曲线运动中速度的方向在其所处位置的切线上时刻在改变，所以，曲线运动是变速运动。教学方法20×201．寻找生活中的曲线运动，提出问题。2．猜测物体在经过某一位置（某一时刻）时的速度方向，实验探究，理论分析，得出结论。3．推广应用，提出问题：做曲线运动的条件。4．实验探究，形成结论，分析事例。教学建议1．对于曲线运动速度的方向，要让学生观察有关现象，如用砂轮打磨工件时，火星沿砂轮的切线飞出；撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转时，水滴沿着伞边各点所划圆周的切线方向飞出。在观察现象的基础上，引导学生结合课本进行分析，总结出曲线运动的速度方向总是沿切线方向。然后提出问题：曲线运动是否一定是变速运动呢？通过学生思考和讨论，澄清模糊认识，得出正确结论。20×202．对于物体做曲线运动的条件，可以引导学生从物体做直线运动的条件入手讨论，使学生明确：物体所受的合外力为零，或合外力不为零，但合外力和运动方向在一条直线上，物体均做直线运动，并得出：做曲线运动的物体所受的合外力不能为零，且合外力的方向与运动方向不在一条直线上，从而总结出物体做曲线运动的条件。进一步说明，做曲线运动的物体的加速度不为零，且加速度方向和运动方向不在一条直线上。然后再通过实验对上述分析加以说明，加深学生对物体做曲线运动条件的理解。教学流程设计教师活动学生活动导入新课同学们：我们已经学过直线运动，但实际生活中普遍发生的却是曲线运动，例如：摩托车拐弯时的运动、抛出的粉笔头等。所以研究曲线20×20运动的特点、物体在什么情况下作曲线运动等问题将是我们重要的学习任务，从本节课开始我们来研究曲线运动。认真听老师讲述，进入学习情景。举出生活中曲线运动的例子。认真听老师的讲解，引起探索的兴趣，作好进入本课知识学习的准备。进行新课曲线运动的引入播放视频：汽车拐弯时的运动；发射出的导弹在空中沿曲线飞行；地球、月球、人造地球卫星沿其轨道运动。教师引导学生归纳得出曲线运动的定义：物体运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。学生举例后，演示课件，增加感性认识。认真观看视频。20×20认真分析上述运动的共同点，经过观察发现：上诉运动的轨迹都是弯曲的。积极思考，列举实例。学生代表发言，其他同学补充，更加深刻理解曲线运动的定义。曲线运动速度的方向展示情景一：砂轮磨刀具（视频或图片）。刀具与高速转动的砂轮接触处的火星是由摩擦后产生的炽热微粒，你能说清楚它沿什么方向飞出？情景二：撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转，雨滴沿什么方向飞出？不同的位置飞出的方向一样吗？你的理由是什么？是否是沿圆周的切线？20×20提出问题：曲线运动中速度的方向是时刻改变的，该怎样确定物体的速度方向呢？若物体运动的轨迹不是圆周，而是一般的曲线，那么怎样确定做曲线运动的物体在经过某一位置时或在某一时刻的速度方向？引导学生阅读教材33页有关内容，明确切线的概念。听取学生汇报，帮助总结。强调：质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是沿曲线的这一点的切线方向。提问：①速度是矢量，既有大小，又有方向。那么速度的变化包含哪几层含义？②有人说，作曲线运动的物体一定具有加速度，该怎样理解？③由以上两个问题，可以更进一步概括出20×20曲线运动的运动学特征，应该怎样描述？听取学生汇报，帮助总结。认真观看视频，思考老师提出的问题。认真阅读教材所给材料，并讨论回答什么是曲线的切线；如何描述曲线运动物体的速度方向。小组讨论，交流意见，师生互动归纳得出结论：质点在作曲线运动时，在某一位置的速度方向就在这一点的切线方向上。思考并回答问题。在教师的引导下明确只要速度的大小、方向中的一个或两个同时变化，就表示速度矢量发生了变化；既然曲线运动是变速运动，那么由a=△v/△t可得作曲线运动的物体一定具有加速度；曲线运动中速度的方向时刻在改变，所以20×20曲线运动是变速运动。物体作曲线运动的条件让学生两人一组，独立设计并完成实验。给你一磁铁，如何使小钢球：①加速仍做直线运动；②减速仍做直线运动；③做曲线运动？巡回指导，了解学生的实验过程，解决可能遇到的问题。那么一个在水平面上做直线运动的钢球，受到磁铁的吸引又会出现怎样的情景呢？听取学生汇报，帮助总结、点评。和学生共同讨论：所受力的大小发生变化，力的方向与速度在同一直线上的，做直线运动；所受力的大小发生变化，力的方向也发生变化，但力方向与速度方向不在同一直线上，做20×20曲线运动。强调：当物体所受的合力的方向与它的速度方向在同一直线时，物体做直线运动；当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动。思考问题，并动手实验。代表发表见解，汇报实验方案。把磁铁放在钢球运动的正前方和两侧边，观察到球运动的轨迹。把实验现象记录在表格中。汇报实验结果。和老师一起总结，归纳得出结论，作好笔记，细心体会。根据实验分析：磁铁对小钢球施加了一个力的作用，用F表示这个力，用v表示小钢球的速度，则①直线加速：F的方向与v的方向在一20×20条直线上，但方向相同。②直线减速：F的方向与v的方向在一条直线上，但方向相反。③曲线运动：F的方向与v不在一条直线上，成一角度。得出：当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。对比得出：当物体所受合力的方向跟它的速度方向在同一直线上时，物体做直线运动。课堂交流小结引导组织学生概括总结本节的内容。组织学生在相互交流进行小结。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结。请同学评价黑板上的小结内容。在学生小结后对学生的学习情况进行总结和评价。按要求回顾本节知识内容；20×20认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。课堂练习巩固提高现在我们找到了在水平桌面上的钢球做曲线运动的条件，那自然界的其他物体做曲线运动是否也满足此条件？我们来看物体做曲线运动的实例。出示练习1：在砂轮上磨刀具时可以看到，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线飞出，为什么由此推断出砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向沿砂轮的切线方向？��出示练习2：请你从牛顿运动定律和物体做直线运动的条件出发，总结出物体做曲线运动的条件。出示练习3：如图所示是标枪运动路线的示意20×20图，请回答下面问题。①画出它在各点的速度方向；②画出标枪在各点的受力方向(不计空气阻力)；③说明标枪的运动轨迹为什么是曲线？④从作出的图中可看出，力的方向总是指向轨迹弯曲的内侧，这是否可作为一条规律？倾听学生的回答，给予点评和补充。分组讨论解答：火星是从刀具与砂轮接触处擦落的炽热微粒，由于惯性，它们以被擦落时具有的速度做直线运动，因此，火星飞出的方向就表示砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向。火星沿砂轮切线飞出说明砂轮上跟刀具接触处的质点的速度方向沿砂轮的切线方向。20×20由于曲线运动一定是变速运动，所以做曲线运动的物体一定有加速度，它所受的合外力一定不为零。当物体的加速度方向跟运动方向在一条直线上时，物体做变速直线运动（加速直线运动或减速直线运动），由牛顿第二定律知，物体做变速直线运动时，合外力的方向必跟运动方向在一条直线上。反之，只要合外力的方向跟物体的运动方向在一条直线上，物体就一定做变速直线运动。因此，当物体所受的合外力不为零，且合外力的方向跟物体的运动方向不在一条直线上时，物体就做曲线运动。板书设计曲线运动1．曲线运动的轨迹：曲线2．曲线运动的速度方向：曲线在这一点的切线方向3．曲线运动的速度时刻在变，因此曲线运动20×20是变速运动4．物体做曲线运动的条件：合力方向跟速度的方向不在同一直线上课外作业做一个飞镖，体验“曲线运动的速度方向跟曲线相切”。要求：（1）观察飞镖在空中速度方向的变化；（2）观察飞镖插入泥土时的入射角。（注意安全）2．课后讨论教材中“问题与练习”的问题。