最新人教版高中物理必修二全册教案(全册 共118页).pdf

最新人教版高中物理必修二全册教案最新人教版高中物理必修二全册教案（全册（全册 共共 118118页）页）目录目录5 5.1 1曲线运动曲线运动5 5.2 2平抛运动平抛运动5 5.3 3实验：研究平抛运动实验：研究平抛运动5 5.4 4圆周运动圆周运动5 5.5 5向心加速度向心加速度5 5.7 7生活中的圆周运动生活中的圆周运动6 6.1 1行星的运动行星的运动6 6.2 2太阳与行星间的引力太阳与行星间的引力6 6.3 3万有引力定律万有引力定律6 6.4 4万有引力理论的成就万有引力理论的成就6 6.5 5宇宙航行宇宙航行6 6.6 6经典力学的局限性经典力学的局限性7 7.1 1 追寻守恒量能量追寻守恒量能量7 7.2 2 功功7 7.3 3功率功率7 7.4 4重力势能重力势能7 7.5 5探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式7 7.6 6 实验：探究功与速度变化的关系实验：探究功与速度变化的关系7 7.7 7 动能和动能定理动能和动能定理7.87.8 机械能守恒定律机械能守恒定律7 7.9 9实验：验证机械能守恒定律实验：验证机械能守恒定律7 7.1010能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源第 1 页 共 118页5 5.1 1曲线运动曲线运动教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1.知道什么是曲线运动。2.知道什么是曲线运动的位移，理解曲线运动位移的计算方法。3.知道曲线运动中速度的方向是如何确定的，理解曲线运动是变速运动。4.结合实例理解物体做曲线运动的条件，对比直线运动和曲线运动的条件，加深对牛顿运动定律的理解。二、过程与方法二、过程与方法体验曲线运动与直线运动的区别；体验曲线运动是变速运动及其速度方向的变化。三、情感、态度与价值观三、情感、态度与价值观能领略曲线运动的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲；有参与科技活动的热情，将物理知识应用于生活和生产实践中。教学重点教学重点1.知道什么是曲线运动。2.知道曲线运动中速度的方向是如何确定的。3.理解物体做曲线运动的条件。教学难点教学难点理解物体做曲线运动的条件。教学方法教学方法探究、讲授、讨论、练习。教具准备教具准备投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁。教学过程教学过程一、新课导入一、新课导入前面我们学习过了各种直线运动，包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等。下面来看这个小实验，判断该物体的运动状态。实验：1.演示自由落体运动，该运动的特征是什么？（轨迹是直线）2.演示平抛运动，该运动的特征是什么？（轨迹是曲线）第 2 页 共 118页这里我们看到一种我们前面没有学过的运动形式，它与我们前面学过的运动形式有本质的区别。前面我们学过的运动的轨迹都是直线，而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线，我们把这种运动称为曲线运动。二、新课教学二、新课教学（一）曲线运动的位移（一）曲线运动的位移教师：曲线运动是常见的，你能举出物体做曲线运动的一些实例吗？学生思考并回答：微观世界里如电子绕原子核旋转；宏观世界里如天体运行；生活中如投标抢、掷铁饼、跳高、跳远等均为曲线运动。教师：观察教材 P2图 5.1-1，思考：如何确定物体在从O 运动到 A 的过程中的位移？学生思考并回答：可以采用建平面直角坐标系的方法，根据物体沿两个方向的分矢量，利用矢量平行四边形定则求曲线位移。练习：自行车场地赛中，运动员骑自行车绕圆形赛道运动一周，下列说法中正确的是（）。A运动员通过的路程为零B运动员发生的位移为零C运动员的速度方向时刻在改变D由于起点与终点重合，速度方向没有改变，因此运动并非曲线运动答案 BC（二）曲线运动的速度（二）曲线运动的速度教师：引导学生看教材P2图 5.1-2 和图 5.1-3 提出问题：砂轮打磨下来的炽热微粒，飞出去的链球，它们沿着什么方向？教师演示实验：撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转，雨滴从伞的边缘飞出，提出问题：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？学生观察实验现象思考并总结规律。教师：下面请同学们看教材P3演示实验，看完后我将找两位同学到前面配合做实验。教师找两名同学做实验。教师：请同学们观察并思考：为什么说从A 点离开轨道后在白纸上留下的轨迹记录了钢球在 A 点的运动方向？同学讨论交流并回答，教师总结。因为 A 离开轨道后不再受轨道束缚，在白纸上做的是直线运动，则物体做直线运动的方向就是物体离开 A 点的速度方向。第 3 页 共 118页教师：白纸上的墨迹与轨道（曲线）有什么关系？同学讨论交流并回答，教师总结。墨迹与轨道只有一个交点，说明了墨迹所在的直线为轨道所在曲线在该点的切线，也就是说质点在某一点（或某一时刻）的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向。结论：曲线运动速度的方向总是沿轨迹的切线方向。教师提出问题：什么是曲线的切线呢？请同学们看教材P3图 5.1-5，思考、归纳、总结。教师：速度的定义式是什么？学生：v st教师：该公式求解出来的是平均速度还是瞬时速度？学生：因为对应的是一段时间，求解出来的是平均速度。教师：平均速度的方向是怎样的？学生：平均速度的方向与位移的方向相同。教师：很好！如右图所示，质点做曲线运动在时间A 到 B，这段时间内的位移即为割线 AB，平均速度的方是割线 AB 的方向。教师：那瞬时速度是如何求解的呢？ABt 内从向 就学生：数学语言讲就是瞬时速度是平均速度的极限值。就是说时间间隔t 取得越短，该时间段内的运动速度变化就越小，该段时间内的运动近似速直线运动的误差就越小，平均速度代表瞬时速度的误越小。当t0 时，平均速度的极限值就是瞬时速度。教师：如右图，如果t 取得越小，平均速度的方次变为割线 AC、AD的方向（注意已逐渐逼近 A 处切ADC向依线的B成匀差就方向）。当t0 时，割线就成了切线，即平均速度极限值即为 A 点的瞬时速度，它的方向便在过 A 点的切线方向上。教师：曲线运动中，物体的运动状态发生了变化了吗？学生思考并回答：速度是运动状态的标志。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，所以曲线运动是变速运动，运动状态在不断变化。教师：那曲线运动有加速度吗？第 4 页 共 118页学生思考、讨论后回答：因为加速度表示物体变化的快慢，既然速度变化了就一定有加速度。结论：曲线运动是变速运动，有加速度。教师提出问题：速度是矢量，速度能否像力一样进行合成分解呢？速度的合成和分解满足什么规律呢？请同学们看教材P4，并做例题。学生看书思考，教师点评总结：速度的合成分解满足矢量平行四边形定则，在实际应用中，可根据效果分解或者正交分解。练习：1.如图所示，质点通过位置 P 时的速度、加速度及 P 附近的一段轨迹都在图上标出，其中可能正确的是（）。PavPaABvPaCvPaDv答案：BD（三）运动描述的实例（三）运动描述的实例演示实验：如教材 P5 图 5.1-9 所示，在一端封闭、长约 l m 的玻璃管内注满清水，水中放一红蜡做的小圆柱体R，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧。教师：介绍实验装置及观察要点。玻璃管快速倒置后静止，蜡块竖直向上的运动可看成匀速直线运动。玻璃管快速倒置后让玻璃管沿水平方向做匀速直线运动。以黑板为参照物观察蜡块的运动轨迹的特点。教师演示并提醒学生认真观察。提出问题：蜡块的轨迹是直线还是曲线？能否看出蜡块的运动是匀速还是变速？本实验现象能否从运动的合成和分解的角度加以分析？学生思考讨论并提出见解，教师引导学生看教材并总结。1 1蜡块的位置蜡块的位置建立如 P5图 5.1-10 所示的平面直角坐标系：选蜡块开始运动的位置为原点，水平向右的第 5 页 共 118页方向和竖直向上的方向分别为x 轴和 y 轴的正方向。蜡块在两个方向上做的都是匀速直线运动，所以x、y可以通过匀速直线运动的位移公式s=vt获得，即：x=vxt y=vyt 这样我们就确定了蜡块运动过程中任意时刻的位置，然而要知道蜡块做的究竟是什么运动这还不够，我们还要知道蜡块的运动速度。下面我们就来探究这个问题。2 2蜡块的速度蜡块的速度根据我们前面学过的速度的合成与分解知识，蜡块在P 点的沿 x 轴和沿 y 轴方向的速度分别为 vx、vy，由勾股定理可得 v=vxvy教师：请同学们分析这个公式，从中我们可以得到什么样的结论？vy、vx都是常量，v 也是常量。也就是说蜡块的速度是不发生变化的，即蜡块做的是匀速运动。教师：因为速度是矢量，所以还要表示出它的方向：v 与 x 轴方向的夹角为，则：tan=22vyvx3 3蜡块运动的轨迹蜡块运动的轨迹教师：我们在数学课上就已经学过了直线方程和曲线方程，现在我们能否根据数学知识，由物体的位置坐标 x、y 表示出轨迹方程呢？学生思考讨论，教师总结：根据数学上的消元法，我们可以从这两个关系式中消去变量 t，就可以得到关于 x、y 两个变量的方程了。我们可以先从公式中解出tt=x/vxy=vy x/vx=vyvxx 现在我们对公式进行数学分析，看看它究竟代表的是一条什么样的曲线呢？由于蜡块在 x、y 两个方向上做的都是匀速直线运动，所以vy、vx都是常量，vy/vx也是常量，可见公式表示的是一条过原点的倾斜直线。在物理上这代表什么意思呢？这也就是说，蜡块相对于黑板的运动轨迹是直线，即蜡块做的是直线运动。教师提出问题：物体在什么情况下做曲线运动，即物体做曲线运动的条件是什么？下面我第 6 页 共 118页们通过实验研究一下这个问题。（四）物体做曲线运动的条件（四）物体做曲线运动的条件实验：利用磁铁、玻璃板、小铁球，如何使小铁球做加速直线运动、做减速直线运动、做曲线运动？制定你的实验方案。学生开始小组讨论，制定实验方案，分工配合进行实验。实验验证：请两名同学利用他们的方案来进行验证。演示给全体学生。学生归纳总结，教师指导，得出结论。直线加速：F 的方向与 v 的方向相同。直线减速：F 的方向与 v 的方向相反。曲线运动：F 的方向与 v 的方向成一夹角(此夹角不等于 0或 180)。结论：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，物体做曲线运动。练习：练习：1.关于物体做曲线运动，下列说法正确的是（）。A物体在恒力作用下不可能做曲线运动B物体在变力作用下有可能做曲线运动C做曲线运动的物体，其速度方向与加速度方向不在一条直线上D物体在变力作用下不可能做直线运动答案：BC2.某物体在一个足够大的光滑水平面上向西运动，当它受到一个向南的恒定外力作用时，物体的运动将是（）。A直线运动且是匀变速直线运动B曲线运动，但加速度方向不变，大小不变，是匀变速运动C曲线运动，但加速度方向改变，大小不变，是非匀变速曲线运动D曲线运动，加速度方向和大小均改变，是非匀变速曲线运动答案：B三、小结三、小结同学们根据自身特点，各自进行。1独立归纳，应用自己熟悉的方式并能找出重点内容。2讨论归纳，列出知识的框架图，说明知识的认知过程。3结合提纲，知识重现，小结归纳。第 7 页 共 118页四、课堂达标四、课堂达标1下列关于曲线运动的描述中，正确的是（）。A曲线运动可以是匀速运动B曲线运动一定是变速运动C曲线运动可以是匀变速运动D曲线运动的加速度可能为零答案：BC2做曲线运动的物体，在运动过程中一定变化的物理量是（）。A速率B速度C加速度D加速度大小答案：B3 一物体在力 F1、F2、F3Fn 共同作用下做匀速直线运动，若突然撤去 F2，则该物体（）。A可能做直线运动B不可能继续做直线运动C必沿 F2的方向做直线运动D必沿 F2的反方向做匀减速直线运动答案：A4如图所示为一空间探测器的示意图，P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机，P1、P3的连线与空间一固定坐标系的 x 轴平行，P2、P4的连线与空间一固定坐标系的 y 轴平行。每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动。开始时，探测器以恒定速度v0向正 x轴方向平移。P4P3P1P2单独分别开动 P1、P2、P3、P4，探测器将分别做什么运动？开动 P2与开动 P4，探测器的运动有何不同？同时开动 P2和 P3，探测器将做什么运动？若四个发动机能产生相同大小的推力，同时开动时探测器将做什么运动？答案：单独开动 P1时，力沿x 方向，故探测器做匀减速直线运动，单独开动P3时，探测器做匀加速直线运动；单独开动 P2或 P4时，做匀变速曲线运动。但开动 P2时，探测器在坐标系中第 8 页 共 118页第一象限做匀变速曲线运动，而单独开动P4时，探测器是在第四象限做匀变速曲线运动。同时开动 P2和 P3，合外力方向与x、y 方向均成 45角，探测器做匀变速曲线运动。同时开动四个发动机，探测器做匀速直线运动。五、布置作业五、布置作业教材 P7 第 2 题、第 4 题5 5.2 2平抛运动平抛运动教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1研究并认识平抛运动的条件和特点。2 理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和自由落体运动的合运动，并进一步理解运动合成和分解的等时性和独立性。3掌握平抛运动分解方法，推导平抛运动规律并会运用平抛运动规律解答相关问题。4知道什么是一般的抛体运动，定性了解一般抛体运动的分析处理方法。二、过程与方法二、过程与方法1通过观察演示实验，概括出平抛运动的特点。培养学生的观察与分析能力。2利用已知的直线运动规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学中“化繁为简”的思想。三、情感、态度与价值观三、情感、态度与价值观1培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。2培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。重点难点重点难点重点：平抛运动的特点和规律。难点：对平抛运动的两个分运动的理解。教学方法教学方法实验观察、推理归纳第 9 页 共 118页教学用具教学用具平抛运动演示仪、多媒体及课件教学过程教学过程一、引入新课一、引入新课粉笔头从桌面边缘水平飞出，观察粉笔头在空中做什么运动，这种运动具有什么特点，本节课我们就来学习这个问题。二、新课教学新课教学（一）平抛运动（一）平抛运动1定义：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫做平抛运动。举例：用力打一下桌上的小球，使它以一定的水平初速度离开桌面，小球所做的运动就是平抛运动，并且我们看见它做的是曲线运动。分析：平抛运动为什么是曲线运动？（因为物体受到与速度方向成角度的重力作用）2平抛运动的特点下面用电脑给学生演示平抛运动多媒体课件。演示一：平抛运动与自由落体运动的比较（如图1）。对桌面上的红色小球，给它一水平速度v0，当它离开桌面的同时将另一绿色小球从桌子边沿自由下落。（这时两小球用慢镜头下落，学生看得非常清楚）在下落过程中我们可随时单击鼠标使运动暂停进行观察，可以看到任一时刻两小球在同一水平线上，从而使学生清楚地看到平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。演示二：平抛运动与匀速直线运动的比较（如图2）。让红色小球以水平速度v0抛出的同时，让另一黄色小球以速度v0沿水平方向做匀速直线运动，同样可随时单击鼠标使运动暂停进行观察。可以看到，任一时刻两小球都在同一竖直线上，从而使学生清楚地看到平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。第 10 页 共 118页演示三：竖直及水平方向上的全面观察(如图3)。让红色小球以水平速度v0抛出的同时，让黄色小球以速度v0沿水平方向作匀速直线运动，让绿色小球从桌子边沿自由下落，同样可随时单击鼠标使运动暂停。可以看到，任一时刻平抛红球与竖直方向自由落体的绿球在同一水平线上，与水平方向匀速运动的黄球在同一竖直线上。通过上面的演示，让学生总结，得出结论：水平方向匀速直线运平抛运动可看作动两个分运动的合运动竖直方向自由落体运即：受力特点：只受重力的作用；运动特点：具有水平方向的初速度，加速度为g 的运动。练习：1.做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于（）。A物体的高度和受到的重力B物体受到的重力和初速度C物体的高度和初速度D物体受到的重力、高度和初速度答案：C2.关于平抛运动，下列几种说法中正确的是（）。A平抛运动是一种不受任何外力作用的运动B平抛运动是曲线运动，它的速度方向不断改变，不可能是匀变速运动C平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动D平抛运动的落地时间与初速度大小无关，而落地时的水平位移与抛出点的高度有关答案：CD（二）平抛运动的速度（二）平抛运动的速度第 11 页 共 118页教师提出问题：请同学们看教材第8、9 页，归纳总结平抛运动的研究方法。学生看教材，思考讨论并总结。教师提问，归纳。做平抛运动的物体，在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动；在竖直方向上物体的初速度为 0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动，加速度等于g。所以，平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动两个分运动来研究。平抛运动的速度以抛出点为坐标原点，水平方向为x 轴（正方向和初速度 v0的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则水平分速度：vxv0竖直分速度：vygt合速度：教师：根据我们的分析和推理，能否判断做平抛运动的物体的速度方向随时间的变化规律？学生看书、思考并回答：速度方向与竖直方向的夹角越来越小。教师：下面请同学们做教材P9例题 1。学生：做例题。教师：巡视并指导，投影展示部分同学的做题过程，并点评，出示标准的解题步骤。教师：请同学们思考，什么叫位移？如何表示做平抛运动的物体从抛出经某一段时间的位移？练习：以初速度 v0水平抛出一物体，当其竖直分位移与水平分位移相等时（）。A竖直分速度等于水平分速度B瞬时速度为 v0C运动时间为 2 v0/gD速度变化方向在竖直方向上答案：CD（三）平抛运动的位移（三）平抛运动的位移vtvx2vy2tanvyvxgtv0第 12 页 共 118页1.研究方法：以抛出点为坐标原点，水平方向为方向和初速度 v0的方向相同），竖直方向为 y 轴，正下。2.分位移（即位置坐标）的表示方法：水平位移：x=v0t竖直位移：y x 轴（正方向向12gt2教师：请同学们思考如何计算合位移？怎样表示其方向？学生思考讨论并回答。合位移：S x2 y2方向：tanygtx2v0演示实验：用小锤打击弹性金属片后，A 球沿水平方向飞出，做平抛运动，同时B 球被松开，做自由落体运动。现象：越用力打击金属片，A 球的水平速度也越大；无论A 球的初速度多大，它总是与B球同时落地。用课件模拟教材图5.26 的实验。结果分析：平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，水平方向的速度大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动。而水平分运动是匀速的，且不受竖直方向的运动的影响。教师：请同学们做教材 P11例题 2。教师巡视并指导，投影展示部分同学的做题过程，并点评，出示标准的解题步骤。教师：数学上的抛物线怎样定义？物理上的抛物线怎样定义？两者什么关系？学生看书总结，了解物理规律的认识历程。教师提出问题：若物体的抛出方向不水平，这样的抛体运动我们称之为一般抛体运动。我们是否可以借助平抛运动的研究方法研究一般抛体运动呢？学生思考，交流讨论。教师总结。练习：1.在平台上水平抛出一物体，经t 秒后它的速度的大小增大为原来的2倍，则初速度为，这时经过的水平位移为。（重力加速度为 g）答案：gt；gt2第 13 页 共 118页2.一物体做平抛运动，在落地前1 s 内，它的速度与水平方向的夹角由37变为 53求：（1）物体抛出时的初速度（2）物体在这一秒内下落的高度。（g=10 m/s2）答案：（1）22.4m/s；（2）17.5 m（四）一般的抛体运动（四）一般的抛体运动1.研究方法：竖直、水平两个方向分解。2.规律：水平：匀速直线运动竖直：初速度不为零，加速度为g 的匀变速直线运动。三、课堂小结三、课堂小结本节课我们主要学习了1什么是平抛运动2平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动3平抛运动的规律同时也定性的了解了一般的抛体运动及其分析方法。四、课堂练习四、课堂练习1一个物体以初速度 v0水平抛出，经时间 t，竖直方向速度大小为 v0，则 t 为（）。Av02vB0ggv02v0D2ggC答案：A2.物体做平抛运动时，它的速度的方向和水平方向间的夹角 的正切 tan 随时间 t 变化的图像是下图中的（）。答案：B3.有一物体在高 h 处，以初速v0水平抛出，不计空气阻力，落地时速度为v1，竖直分速度第 14 页 共 118页vy，水平飞行距离 S，则物体在空中飞行的时间为（）。A2v12v0gB2hS2hCDvyv1gx1答案：ABC4.一同学做“研究平抛物体运动”的实验，只在记下重锤线 y 的方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，坐标纸上描出如图所示的曲线，现在我们可以在曲线A、B 两点，用刻度尺分别量出它们到y 的距离 AA=X1，BB=x2，以及竖直距离 h，从而求出小球抛出的初速度v0为（）。A.2(x2 x12)g/2hAA纸上并在hBBx2上取B(x2 x1)g/2hD2Cx1 x22g2hx1 x22g2h答案：A5.将一个物体以水平速度 v0抛向一个倾角为 的斜面，物体与斜面碰撞时的交角。求：飞行时间。到达斜面时的速度。答案：v0tan（-）/g v0/cos（-）五、布置作业五、布置作业教材 P12 第 1 题、第 4 题。v05 5.3 3实验：研究平抛运动实验：研究平抛运动教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1.知道平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。2.会设计实验并描绘出平抛运动的轨迹。第 15 页 共 118页