高三物理教案:《曲线运动》教学设计.docx
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1、高三物理教案:曲线运动教学设计高三物理曲线运动学问点 高三物理曲线运动学问点 质点的运动(2)-曲线运动、万有引力1)平抛运动1.水平方向速度:Vx=Vo2.竖直方向速度:Vy=gt3.水平方向位移:x=Vot4.竖直方向位移:y=gt2/25.运动时间t=(2y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=Vo2+(gt)21/2合速度方向与水平夹角:tg=Vy/Vx=gt/V07.合位移:s=(x2+y2)1/2,位移方向与水平夹角:tg=y/x=gt/2Vo8.水平方向加速度:ax=0;竖直方向加速度:ay=g注:(1)平抛运动是匀变速曲线运动,
2、加速度为g,通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖直方向的自由落体运动的合成;(2)运动时间由下落高度h(y)确定与水平抛出速度无关;(3)与的关系为tg=2tg;(4)在平抛运动中时间t是解题关键;(5)做曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同始终线上时,物体做曲线运动。2)匀速圆周运动1.线速度V=s/t=2r/T2.角速度=/t=2/T=2f3.向心加速度a=V2/r=2r=(2/T)2r4.向心力F心=mV2/r=m2r=mr(2/T)2=mv=F合5.周期与频率:T=1/f6.角速度与线速度的关系:V=r7.角速度与转速的关系=2n(此处频率与转速意义相同)
3、8.主要物理量及单位:弧长(s):米(m);角度():弧度(rad);频率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);转速(n):r/s;半径(r):米(m);线速度(V):m/s;角速度():rad/s;向心加速度:m/s2。 注:(1)向心力可以由某个详细力供应,也可以由合力供应,还可以由分力供应,方向始终与速度方向垂直,指向圆心;(2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只变更速度的方向,不变更速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断变更。3)万有引力1.开普勒第三定律:T2/R3=K(=42/GM)R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于
4、中心天体的质量)2.万有引力定律:F=Gm1m2/r2(G=6.6710-11N?m2/kg2,方向在它们的连线上)3.天体上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2R:天体半径(m),M:天体质量(kg)4.卫星绕行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;=(GM/r3)1/2;T=2(r3/GM)1/2M:中心天体质量5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m42(r地+h)/T2h36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径注
5、:(1)天体运动所需的向心力由万有引力供应,F向=F万;(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同;(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反);(5)地球卫星的最大环绕速度和最小放射速度均为7.9km/s。 曲线运动教学设计 课题 曲线运动 课时 1课时 教材分析 教材先支配曲线运动的方向,然后支配物体做曲线运动的条件。从学问结构上看,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探讨思路。从对学生认知建构的过程来看,知道曲线
6、运动的方向只是知道一个事物的结果,驾驭了曲线运动发生的条件才能理解出现该结果的缘由,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。本节是整章教学的学问基础。教材中选取了两个实际情景的图片和一个演示试验。这样的支配充分体现了重视教学中学问与技能目标达成的同时更加突出过程和方法的形成。原来在通过视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,学生还须要深化问题的本质。教材中又支配了一个看似简洁的试验,这个试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,这是科学探讨过程的必定。这样能使学生感觉到,一个结论的形成并不是草
7、率的。到此好像探讨的过程就可以画上完备的句号,但是通过上述试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。因此教材中又支配了采纳极限思想的一段理论证明,从理论上证明白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。通过试验和探讨,让学生体会到做曲线运动的物体的速度是时刻变更的,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,曲线运动在学问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解,学生驾驭这部分学问就具有肯定的难度。但在教学中,首先让学生要建立
8、物体做曲线运动的图景。教材中所示的曲线运动的图景,生活中有许多,让学生们去视察,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,视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,视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,可以缩短物理学问与学生之间的距离,建立学生对物理、对科学的亲近感。还可以让学生去视察公园内的各种游艺项目,数数在哪些项目中参加者的运动是曲线运动,信任学生会得出“生活中曲线运动比直线运动更普遍”的结论。 新课标要求 一、学问与技能 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。 2知
9、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分。 2体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的改变。 三、情感、看法与价值观 1能领会曲线运动的奇异与和谐,增加对科学的新奇心与求知欲。 2激发参加科技活动的热忱,擅长将物理学问应用于生活和生产实践中。 教学重难点 重点 1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会依据物体做曲线运动的条件分析详细问题。 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肯定的难度,属于教学难点部分。老师首先应当让学生
10、自己思索,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变更,只要速度方向发生变更,就表示速度矢量发生了改变,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变更,所以,曲线运动是变速运动。 教学方法 1找寻生活中的曲线运动,提出问题。 2揣测物体在经过某一位置(某一时刻)时的速度方向,试验探究,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试验探究,形成结论,分析事例。 教学建议 1对于曲线运动速度的方向,要让学生视察有关现象,如用砂轮打磨工件时,火星沿砂轮的切线飞出;撑开的带有水的伞围着伞柄旋转时,水滴沿着伞边各点所
11、划圆周的切线方向飞出。在视察现象的基础上,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:曲线运动是否肯定是变速运动呢?通过学生思索和探讨,澄清模糊相识,得出正确结论。 2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探讨,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。然后再通过试验对上述分析加
12、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 老师活动 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。所以探讨曲线运动的特点、物体在什么状况下作曲线运动等问题将是我们重要的学习任务,从本节课起先我们来探讨曲线运动。 仔细听老师讲解并描述,进入学习情景。 举诞生活中曲线运动的例子。 仔细听老师的讲解,引起探究的爱好,作好进入本课学问学习的打算。 进行新课 曲线运动的引入 播放视频:汽车拐弯时的运动;放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。 老师引导学生归纳得出曲线运动的定义
13、: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,增加感性相识。 仔细观看视频。 仔细分析上述运动的共同点,经过视察发觉:上诉运动的轨迹都是弯曲的。 主动思索,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炙热微粒,你能说清晰它沿什么方向飞出? 情景二:撑开的带有水的伞围着伞柄旋转,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? 提出问题:曲线运动中速度的方向是时刻变更的,该怎样确定物体的速度方向呢? 若物体运动的轨
14、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,明准确线的概念。 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:速度是矢量,既有大小,又有方向。那么速度的改变包含哪几层含义?有人说,作曲线运动的物体肯定具有加速度,该怎样理解?由以上两个问题,可以更进一步概括出曲线运动的运动学特征,应当怎样描述? 听取学生汇报,帮助总结。 仔细观看视频,思索老师提出的问题。 仔细阅读教材所给材料,并探讨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。 小组探讨,沟通看
15、法,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。 思索并回答问题。 在老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改变,就表示速度矢量发生了改变;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肯定具有加速度;曲线运动中速度的方向时刻在变更,所以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,独立设计并完成试验。给你一磁铁,如何使小钢球:加速仍做直线运动;减速仍做直线运动;做曲线运动? 巡回指导,了解学生的试验过程,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
16、汇报,帮助总结、点评。 和学生共同探讨:所受力的大小发生改变,力的方向与速度在同始终线上的,做直线运动;所受力的大小发生改变,力的方向也发生改变,但力方向与速度方向不在同始终线上,做曲线运动。 强调:当物体所受的合力的方向与它的速度方向在同始终线时,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始终线上时,物体就做曲线运动。 思索问题,并动手试验。 代表发表见解,汇报试验方案。 把磁铁放在钢球运动的正前方和两侧边,视察到球运动的轨迹。把试验现象记录在表格中。汇报试验结果。 和老师一起总结,归纳得出结论,作好笔记,细心体会。 依据试验分析:磁铁对小钢球施加了一个力的作用,用F表示这个力
17、,用v表示小钢球的速度,则直线加速:F的方向与v的方向在一条直线上,但方向相同。直线减速:F的方向与v的方向在一条直线上,但方向相反。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始终线上时,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始终线上时,物体做直线运动。 课堂沟通小结 引导组织学生概括总结本节的内容。 组织学生在相互沟通进行小结。 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状况进行总结和评价。 按要求回顾本节学问内容; 仔细总结概括本节内容,并把自己这节课
18、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意此条件?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动身,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途的示意图, 请回答下面问题。 画出它在各点的速度方向;画出标枪在各点的受力方向(不计空气阻力);说明标枪的运动
19、轨迹为什么是曲线?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,赐予点评和补充。 分组探讨解答:火星是从刀具与砂轮接触处擦落的炙热微粒,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。 由于曲线运动肯定是变速运动,所以做曲线运动的物体肯定有加速度,它所受的合外力肯定不为零。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),由牛顿其次定律知,物体做变速直线运动时,合外力的方向
20、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,物体就肯定做变速直线运动。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始终线上 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)视察飞镖在空中速度方向的改变;(2)视察飞镖插入泥土时的入射角。(留意平安) 2课后探讨教材中“问题与练习”的问题。 曲线运
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- 曲线运动 物理教案 教学 设计
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