《曲線運動》教案【教材分析】本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修第2冊第五章第一節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是這一章的基礎(chǔ)，要求學生學習后知道曲線運動的速度方向，理解物體作曲線運動的條件。“曲線運動”作為本章的開篇，總體介紹了曲線運動的諸多特征：運動的軌跡為曲線的運動叫做曲線運動；曲線運動是一個變速運動；質(zhì)點作曲線運動某一點的速度方向沿著曲線該點的切線方向；物體作曲線運動的條件是物體所受的作用力與速度方向不在一條直線上。學習了本節(jié)的知識，才能更好的理解和掌握平拋運動、圓周運動等幾個特殊的曲線運動，為后面的學習打下基礎(chǔ)?？梢哉f本節(jié)是一個總述，介紹所有曲線運動的特點，后面的幾小節(jié)作為分支，本章總體看有著從普遍到特殊的安排特點?！窘虒W目標與核心素養(yǎng)】一、教學目標1.知道曲線運動的瞬時速度方向,能運用極限思想理解瞬時速度的方向,并會在軌跡圖上畫出某點的速度方向.2.理解曲線運動是變速運動,知道物體做曲線運動的條件.3.能運用牛頓第二定律和分解與合成的方法分析曲線運動,進一步理解運動與相互作用的觀念.二、核心素養(yǎng)物理觀念：曲線運動、切線的概念科學思維：能夠理解物體做曲線運動的條件，能夠運用其規(guī)律，分析解決簡單的物理問題科學探究：通過實驗研究物體做曲線運動的條件科學態(tài)度與責任：會判斷生產(chǎn)、生活中物體做曲線運動的速度方向【教學重點】1．什么是曲線運動。2．物體做曲線運動的方向的確定。3．物體做曲線運動的條件?！窘虒W難點】1．理解曲線運動是變速運動。2．用牛頓第二定律分析物體做曲線運動的條件，能用曲線運動相關(guān)知識解決實際的問題。【教學過程】導入新課實驗1：豎直向上將糖拋出我手上是一塊糖，現(xiàn)在我將糖豎直向上拋出，你觀察到的糖的運動軌跡是怎樣的呢？教師總結(jié)：糖的運動軌跡是直線。實驗2：斜拋出糖果現(xiàn)在我再來拋一次糖，誰接住了，這塊糖就歸誰了。但是不能光忙著接糖，要注意觀察糖的運動軌跡發(fā)生了怎樣的變化？教師總結(jié)：可以看到糖的運動軌跡已經(jīng)不再是直線了，糖在空中劃過了一道優(yōu)美的曲線。今天咱們就來研究這種不同于直線運動的運動形式—曲線運動新課教學探究點一曲線運動及其速度方向“丟沙包”游戲曾經(jīng)風靡大江南北，是一個經(jīng)典的群體性游戲，極受孩子們歡迎。(1)丟出的沙包在空中做直線運動還是曲線運動？(2)沙包運動的速度在不同時刻有什么特點？曲線運動一定是變速運動嗎？提示：(1)曲線運動。1．曲線運動：軌跡是曲線的運動叫做曲線運動。(2)速度方向時刻發(fā)生變化，都沿該時刻曲線的切線方向；曲線運動一定是變速運動。1．曲線運動：軌跡是曲線的運動叫做曲線運動。2．曲線運動的速度方向：做曲線運動的物體，在任一時刻(或位置)的瞬時速度方向與該時刻質(zhì)點所在位置處曲線的切線方向一致，并指向物體運動的方向，如圖所示。3.速度的特點：速度是矢量，既有大小，又有方向。物體做曲線運動時，速度大小可能變化，也可能不變化，速度方向一定變化；加速度一定不為零。4.曲線運動類型及判斷方法(1)看物體所受的合力。若物體所受的合力為恒力，則它做勻變速曲線運動；若物體所受的合力為變力，則它做非勻變速曲線運動。(2)看物體的加速度。若物體的加速度不變，則它做勻變速曲線運動；若物體的加速度變化，則它做非勻變速曲線運動。下圖所示的是一位跳水隊員在空中完成動作時頭部的運動軌跡，最后運動員以速度v沿豎直方向入水。在軌跡的a、b、c、d四個位置中，頭部的速度沿豎直方向的是()A．a(chǎn)位置 B．b位置C．c位置 D．d位置C[物體做曲線運動，軌跡上任一點的切線方向為速度方向，由圖可知，c點的速度方向豎直向下，故C正確。]探究點二物體做曲線運動的條件如圖所示，將圓弧形滑軌放在鋪了一層白紙的平滑桌面上，使其底端與桌面相切，讓鋼球從圓弧形滑軌滾下以獲得一定的初速度。為便于觀察，在離開滑軌處沿鋼球運動方向用直尺在白紙上畫一直線。試根據(jù)上述實驗討論：(1)將條形磁鐵沿直線放置(圖甲)，當鋼球從滑軌滾下時，觀察鋼球做什么運動。鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？(2)將條形磁鐵放在鋼球運動路線的旁邊(圖乙)，鋼球從滑軌滾下時，觀察鋼球做什么運動。鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？(3)根據(jù)上述實驗現(xiàn)象，總結(jié)物體做曲線運動的條件是什么。提示：(1)鋼球做加速運動，鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向相同。(2)鋼球做曲線運動，鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向不在同一條直線上。(3)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上。1．物體做曲線運動的條件(1)動力學的角度：合力與速度方向不共線。(2)運動學的角度：加速度與速度方向不共線。2．合力與軌跡的關(guān)系：物體在做曲線運動時，它所受的合力總是指向運動軌跡曲線的凹側(cè)，物體的加速度也指向該曲線的凹側(cè)(如圖)。3．物體做曲線運動的“一定”與“不一定”(1)“一定”：物體受到的合外力(加速度)一定不為零；物體所受合外力(加速度)的方向與其速度方向一定不在同一直線上。(2)“不一定”：物體受到的合外力(加速度)不一定變化，即物體受到的合外力可以是恒力，也可以是變力。(多選)關(guān)于曲線運動的條件，以下說法正確的是()A．物體受變力作用才可能做曲線運動B．物體受恒力作用也可能做曲線運動C．物體所受的合外力為零時不可能做曲線運動D．只要所受的合外力不為零，物體就一定做曲線運動BC[物體做曲線運動的條件是合外力的方向與速度的方向不在同一直線上，而不管這個力是恒力還是變力，故A錯誤，B正確。當物體所受的合外力為零時，其加速度一定為零，此時不可能做曲線運動，故C正確。如果受到的合外力不為零，但合外力的方向與速度的方向在同一直線上，物體將做直線運動，故D錯誤。](2020·江蘇南通海安中學高一聯(lián)考)如圖所示，高速攝像機記錄了一名擅長飛牌、射牌的魔術(shù)師的發(fā)牌過程，虛線是飛出的撲克牌的軌跡，則撲克牌所受合外力F與速度v的關(guān)系正確的是()A[做曲線運動的物體速度方向沿切線方向，而受到的合力應該指向運動軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，由此可以判斷B、C、D錯誤，A正確。][解題通法]確定曲線運動的軌跡的方法(1)做曲線運動的物體，運動軌跡不斷改變，其改變后的軌跡處在運動方向與合外力方向構(gòu)成的夾角之間，且偏向合外力所指的一側(cè)。(2)若物體在恒力作用下做曲線運動，物體的運動軌跡越來越接近力的方向，但不會與力的方向相同eq\o(。,\s\do4(,))課堂練習1．物體受恒力作用，合力與速度成銳角，則物體做_______運動（選填“直線”或“曲線”），速率將_______（選填“增大”或“減小”）。答案：曲線；增大2．當物體所受__________的方向與它的_______方向不在同一直線上時，物體做曲線運動。答案：合外力；速度3．一質(zhì)點在某段時間內(nèi)做曲線運動，則在這段時間內(nèi)（）A．速度一定在不斷地改變，加速度也一定不斷地改變B．速度方向一定不斷地改變，加速度可以不變C．速度大小可以不變，加速度一定不斷地改變D．速度可以不變，加速度也可以不變答案：B4．如圖所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A點運動到B點，這時突然使它所受的力反向，但大小不變，即由F變?yōu)?F，在此力的作用下，關(guān)于物體以后的運動情況，下列說法中正確的是（）A．物體不可能沿曲線Ba運動B．物體不可能沿直線Bb運動C．物體不可能沿曲線Bc運動D．物體不可能沿原曲線BA返回答案：ABD課堂小結(jié)1．曲線運動：軌跡是曲線的運動叫做曲線運動。2．曲線運動的速度方向：質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。3．物體做曲線運動的條件（1）物體具有初速度。（2）物體受到的合力的方向與速度方向不在同一條直線上，而是成一角度。板書一、曲線運動及其速度的方向1．軌跡是曲線的運動2．速度方向（1）速度不斷變化（2）沿著曲線的切線方向二、曲線運動的條件物體所受合力方向跟它的速度方向不在同一直線上。鞏固提升合格考達標練1.在第23屆冬奧會閉幕式上“北京八分鐘”的表演中,輪滑演員在舞臺上滑出漂亮的曲線軌跡(如圖所示)。在此過程中輪滑演員()A.速度始終保持不變B.運動狀態(tài)始終保持不變C.速度方向沿曲線上各點的切線方向D.所受合力方向始終與速度方向一致答案C解析輪滑演員做曲線運動,速度方向不斷變化,運動狀態(tài)不斷變化,故A、B錯誤;做曲線運動的輪滑演員的速度方向沿曲線上各點的切線方向,C正確;輪滑演員所受合力方向與速度方向不在同一條直線上,D錯誤。2.做曲線運動的物體,在運動過程中一定發(fā)生變化的物理量是()A.速率 B.速度 C.加速度 D.合力答案B解析做曲線運動的物體的速度方向一定變化,但大小可能變化,也可能不變,選項B正確,A錯誤;做曲線運動的物體一定受力且具有加速度,力和加速度可能不變,也可能變化,選項C、D錯誤。3.翻滾過山車是大型游樂園里比較刺激的一種娛樂項目。如圖所示,翻滾過山車(可看成質(zhì)點)從高處沖下,在圓形軌道內(nèi)依次經(jīng)過A、B、C三點。下列說法正確的是()A.過山車做勻速運動B.過山車做變速運動C.過山車受到的合力等于零D.過山車經(jīng)過A、C兩點時的速度方向相同答案B解析過山車做曲線運動,其速度方向時刻變化,速度是矢量,故過山車的速度是變化的,即過山車做變速運動,A錯誤,B正確;過山車做變速運動,即運動狀態(tài)時刻變化,因此其所受合力一定不為零,C錯誤;過山車經(jīng)過A點時速度方向豎直向上,經(jīng)過C點時速度方向豎直向下,D錯誤。4.(2021山東青島高一檢測)如圖所示的陀螺是民間較早的娛樂工具,也是我們很多人小時候喜歡玩的玩具。從上往下看(俯視),若陀螺立在某一點順時針勻速轉(zhuǎn)動,此時滴一滴墨水到陀螺上,則被甩出的墨水徑跡可能是()答案D解析陀螺邊緣上的墨水沿切線方向飛出,所以A、B錯誤;陀螺立在某一點順時針勻速轉(zhuǎn)動,所以墨水滴的方向要與順時針方向的前方一致,故C錯誤,D正確。5.如圖所示,物體在恒力F作用下沿曲線從A點運動到B點,這時突然使它所受的力反向而大小不變,即由F變?yōu)?F,關(guān)于在此力作用下物體以后的運動情況,下列說法正確的是(圖中Bb為B點切線方向)()A.物體可能沿曲線Ba運動B.物體可能沿直線Bb運動C.物體可能沿曲線Bc運動D.物體可能沿原曲線由B點返回A點答案C解析物體在B點時的速度vB沿B點的切線方向,即沿Bb方向。物體在恒力F作用下沿曲線運動,恒力F指向軌跡內(nèi)側(cè),當恒力F反向后,可知物體以后可能沿曲線Bc運動,故選項C正確。6.一個做勻速直線運動的物體突然受到一個與運動方向不在同一條直線上的恒力作用時,則物體()A.繼續(xù)做直線運動B.一定做曲線運動C.可能做直線運動,也可能做曲線運動D.運動的形式不能確定答案B解析物體做勻速直線運動,則合力一定為零?，F(xiàn)受到一個與運動方向不在同一條直線上的恒力作用,則物體一定做曲線運動。7.如圖所示,物體沿曲線由a點運動至b點,關(guān)于物體在ab段的運動,下列說法正確的是()A.物體的速度可能不變B.物體的速度不可能均勻變化C.a點的速度方向由a指向bD.ab段的位移大小一定小于路程答案D解析做曲線運動的物體的速度方向時刻改變,故A項錯誤;做曲線運動的物體必定受到力的作用,當物體所受到的合力為恒力時,物體的加速度恒定,速度均勻變化,B項錯誤;ɑ點的速度方向沿ɑ點的切線方向,C項錯誤;做曲線運動的物體的位移大小一定小于路程,D項正確。等級考提升練8.(2021北京豐臺區(qū)高一月考)設想如果自行車車輪沒有了擋泥板,當車輪上所粘的泥巴因車輪快速轉(zhuǎn)動而被甩落時,不考慮空氣阻力的作用,下列說法正確的是()A.泥巴在最初一段時間內(nèi),將做勻速直線運動B.任何情況下被甩落,泥巴都是做曲線運動C.泥巴離開車輪時的速度方向沒有任何規(guī)律可循D.泥巴做曲線運動的條件是所受重力與它的速度方向不在同一直線上答案D解析泥巴在離開車輪的瞬間,若速度的方向豎直向上或豎直向下,則速度的方向與重力的方向在同一條直線上,泥巴將做直線運動,在其余的情況下泥巴速度的方向與重力的方向不在同一條直線上,所以將做曲線運動,故A、B錯誤,D正確;泥巴離開車輪時的速度方向沿車輪的切線的方向,故C錯誤。9.某質(zhì)點受到五個恒力的作用而做勻速直線運動,現(xiàn)將其中一個與速度方向相反的恒力的大小逐漸減小到零,保持其他四個力不變,則此過程中()A.質(zhì)點可能做曲線運動B.質(zhì)點可能繼續(xù)做勻速直線運動C.質(zhì)點加速度方向與原速度方向相同,速度增加得越來越快D.質(zhì)點加速度方向與原速度方向相反,速度減小得越來越慢答案C解析由題意可知,五個力的合力為零,除去與速度方向相反的這個力,另外四個力的合力與速度方向相同且與這個力等大,將這個力逐漸減小的過程中,另四個力的合力不變,則這五個力的合力與速度同向,且逐漸增大,根據(jù)牛頓第二定律可知,加速度逐漸增大且與速度同向,故質(zhì)點繼續(xù)做直線運動,且加速度逐漸增加,故C正確。10.(2021天津和平區(qū)檢測)在足球場上罰任意球時,運動員踢出的“香蕉球”,在行進中繞過“人墻”轉(zhuǎn)彎進入了球門,守門員“望球莫及”,其軌跡如圖所示。關(guān)于足球在這一飛行過程中的受力方向和速度方向,下列說法正確的是()A.合力方向與速度方向在同一條直線上B.合力方向沿軌跡切線方向,速度方向指向軌跡內(nèi)側(cè)C.合力方向指向軌跡內(nèi)側(cè),速度方向沿軌跡切線方向D.合力方向指向軌跡外側(cè),速度方向沿