2021年人教版高中物理必修二教案.pdf
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1、2021年人教版高中物理必修二教案全套 5.1 曲线运动教案一、教学目标课题曲线运动单元5年级高一教材分析本节课所采用的教材是人教版高中物理必修2第五章第一节的内容。本节内容是这一章的基础,要求学生学习后知道曲线运动的速度方向,理解物体作曲线运动的条件。“曲线运动”作为本章的开篇,总体介绍了曲线运动的诸多特征:运动的轨迹为曲线的运动叫做曲线运动;曲线运动是一个变速运动;质点作曲线运动某一点的速度方向沿着曲线该点的切线方向;物体作曲线运动的条件是物体所受的作用力与速度方向不在一条直线上。学习了本节的知识,才能更好的理解和掌握平抛运动、圆周运动等几个特殊的曲线运动,为后面的学习打下基础。可以说本节
2、是一个总述,介绍所有曲线运动的特点,后面的几小节作为分支,本章总体看有着从普遍到特殊的安排特点。1.知道什么是曲线运动。2.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。3.理解物体做曲线运动的条件。能用牛顿第二定律分析曲线运动的条件,掌握速度与合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。教学4.感受生活中的曲线运动,增强对科学的好奇心与求知欲。目标二、核心素养与核物理观念:理解物体做曲线运动的条件,能运用牛顿运动定律分析曲线运动的条心素件,掌握速度和合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系,形成曲线运动的物理观养念科学思维:通过探究的过程,让学生体会得到结论的科学方法:归纳法科学探究:通过实验探究
3、过程组织学生总结出曲线运动的速度方向;并给予理论证明。科学态度与责任:体会当所取变量范围足够小时,变和不变的统一性、曲和直的统一性,渗透辩证唯物主义世界观;教学重点1.什么是曲线运动。2 .物体做曲线运动的方向的确定。3 .物体做曲线运动的条件。教学难点1 .理解曲线运动是变速运动。2 .用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件,能用曲线运动相关知识解决实际的问题。【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课实 验1:竖直向上将糖抛出我手上是一块糖,现在我将糖竖直向上抛出,你观察到的糖的运动轨迹是怎样的呢?出示动画:糖的运动教师总结:糖的运动轨迹是直线。实 验2:斜抛出糖果现在我再来抛一
4、次糖,谁接住了,这块糖就归谁了。但是不能光忙着接糖,要注意观察糖的运动轨迹发生了怎样的变化?教师总结:可以看到糖的运动轨迹已经不再是直线了,糖在空中划过了一道优美的曲线。今天咱们就来研究这种不同于直线运动的运动形式一曲线运动学生仔细观察并回答:运动轨迹是直线,是竖直上抛运动配合教师接住糖果并回答:是一条曲线通过演示实验引入新课,两种运动轨迹相类比,让学生很明显的观察到二者的区别。讲授新课一、曲线运动及其速度的方向观察图片过帮助学生理解1.曲线运动:轨迹是曲线的运动叫做曲线运山车和摩天曲线运动动。轮锻炼学生总结出示图片:过山车和摩天轮学生思考讨交流能力和自2.曲线运动的速度方向论学能力思考:曲线
5、运动和直线运动相比,除运动轨学生观察实为理解曲线运迹不同,还有什么不同?你能举例说明吗?验器材阅读动的速度方向出示图片:运动员掷链球实验步骤,打下基础。出示运动员掷链球的视频了解实验并进一步理解曲教师总结:运动员掷链球时,链球在手的牵仔细观察曲线运动物体的引下做曲线运动,一旦运动员放手,链球即线运动物体速度方向刻飞出。放手的时刻不同,链球飞出的方向的速度方向让学生理解化也不一样。可见,做曲线运动的物体,速度学生思考讨曲为直和极限的方向在不断变化。论的思想。下面我们来研究做曲线运动的物体在某一时学生阅读理帮助学生理解刻的速度方向。解曲线运动中速演示:观察做曲线运动物体的速度方向曲线的切线度的方向
6、是时1.实验器材学生仔细观刻改变的,质点白纸、几段弧形轨道、沾有红色印泥的钢球。看视频。在某一点的速学生练习度方向,沿曲线思考与讨论在这一点的切在什么条件线方向下做曲线运巩固曲线运动动的速度方向进2.实验步骤阅读实验步一步理解曲线(1)在水平桌面上放一张白纸,白纸上摆一骤运动条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道。观察实验现为下面实验做(2)使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初象铺垫速度从弯道的C端滚入,钢球从出口 A离开观看视频说为总结物体做曲线运动的条件打下基础锻炼学生总结以及语言表达能力帮助学生理解直线运动和曲线运动以及匀变速和变加速运动的判定巩固所学的知识设想B点逐渐沿曲线向A点移动,这条
7、割线的位置也就不断变化。当B点非常非常接近A点时,这条割线就叫作曲线在A点的切线。假设图中的曲线是某一质点在时间At内的运动轨迹。这段时间内的位移即为割线AB,平均速度的方向就是割线AB 的方向。如果 t 取得越小,平均速度的方向依次变为割线 AC、AD、AE、AF 的方向。当 t-0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 的切线方向上。切或二B 邛,3.实验结论曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向。出示图片:砂轮出示视频:常见曲线运动中的瞬时速度的方向。思考:请同学们结合已有知识来判定曲线运动是匀速运动还是变速运
8、动?速度是矢量,既有大小,又有方向。由于曲线运动中速度的方向是变化的,所以曲线运动是变速运动。练习1:质点沿曲线从左向右运动,画出质点在A、B、C 三点的速度方向。练习2:下列说法正确的是()A.做曲线运动物体的速度方向必定变化B.速度变化的运动必定是曲线运动C.曲线运动中质点在某点的瞬时速度方向,就是曲线上这一点的切线方向D.物体做曲线运动,速度大小必定变化答案:AC知识小结:1.变速运动指速度变化的运动。速度的变化有:速度大小变化、速度方向变化、速度大小和方向都变化。在物体运动的过程中,即使速度大小不变,但方向变化,仍为曲线运动。2 .做曲线运动的物体,不管速度大小是否变化,只要其方向变化
9、,速度就会发生变化,因此曲线运动必定是变速运动。3 .作直线运动的物体,如果速度方向不变,其大小变化,也称为变速运动。二、物体做曲线运动的条件思考与讨论:物体如果不受力,将静止或做匀速直线运动。那么,你认为物体在什么条件下做曲线运动呢?物体做曲线运动时,由于速度方向时刻改变,物体的加速度一定不为0,因此,物体所受的合力一定不为0.但如果物体所受的合力方向与物体运动的方向在一条直线上时,物体会做变速直线运动。那么,物体受什么样的力才会做曲线运动呢?演示:观察钢球的运动轨迹实验器材钢球、磁铁、带有斜槽的桌面。实验步骤(1)让钢球从斜槽上沿直线下滑,在水平面上做直线运动。(2)在钢球运动路线的正前方
10、或旁边放一块磁铁观察钢球的运动。出示视频:观察钢球的运动轨迹实验结论:当物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上时,物体做曲线运动。1.物体做曲线运动的条件(1)物体具有初速度。(2)物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上,而是成一角度。2.做曲线运动的物体,所受合力的方向总是与速度方向不共线且指向曲线的凹侧。无力不拐弯,拐弯必有力3.直线运动和曲线运动以及匀变速和变加速运动的判定。直线运动曲线运动F(或 a)跟 v在一条直线上F(或 a)跟 v 不在一条直线上a 恒定a 变化a 恒定a 变化匀变速直线运动变加速直线运动匀变速曲线运动变加速曲线运动教师总结:判断直线还是曲线运动关
11、键看a与 v 是否同一直线;判断匀变速还是变加速关键看a 是否恒定。做一做:用飞镖显示曲线运动的速度方向出示图片:飞镖的运动轨迹取一根稍长的细杆,一端固定一枚铁钉,另一端用羽毛或纸片做成尾翼,这样就得到了一个能够显示曲线运动速度方向的“飞/西,Tzjx o在空旷地带把飞镖抛出,飞镖在空中各点的指向就是它在该点的速度方向。飞镖落至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬时的速度方向。改变飞镖的投射角,观察它在飞行过程中直到插入泥土时的速度方向。课堂练习1 .物体受恒力作用,合力与速度成锐角,则物体做_ _ _ _ _ _运 动(选 填“直线”或“曲线”),速率将_ _ _ _ _ _(选 填“增大”或“
12、减小”)。答案:曲线;增大2.当物体所受_ _ _ _ _ _ _ _ _的方向与它的_ _ _ _ _ _方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。答案:合外力;速度3 .一质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内()A.速度一定在不断地改变,加速度也一定不断地改变B.速度方向一定不断地改变,加速度可以不变C.速度大小可以不变,加速度一定不断地改变D.速度可以不变,加速度也可以不变答案:B4.如图所示,物体在恒力F 作用下沿曲线从A点运动到B点,这时突然使它所受的力反向,但大小不变,即由F 变为-F,在此力的作用下,关于物体以后的运动情况,下列说法中正确的是()CJA v ,甲先到楼上。甲,Z
13、.T h/v =4.5 6/0.38=1 2 s甲 甲y甲比乙先到达楼上,甲上楼用了 1 2 s。说明:(1)运动的合成与分解是分析复杂运动时常用的方法。(2)运动合成与分解的思想和方法对分运动是变速运动的情况也是适用的。思考与讨论:在如图所示的实验中,如果将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右匀加速移动,若玻璃管内壁是光滑的,蜡块的轨迹还是一条直线吗?ftAB a e蜡块的轨迹不再是一条直线,而是大致如图所示的曲线。2X这是因为蜡块参与了竖直方向上的匀速直线运动和水平方向上的匀加速直线运动,合力的方向水平向右,而轨迹的弯曲大致指向合力的方向,轨迹上每一点的切线方向表示速度的方向,开始的初速度竖直向
14、上,所以弯曲的方向向右。思考讨论1:不在同一直线上的两个匀速直线运动的合运动是什么运动?不在同一直线上的两个匀速直线运动的合运动是匀速直线运动。*%=0思考讨论2:不在同一直线上的匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动是什么运动?不在同一直线上的匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动是匀变速曲线运动。不、思考讨论3:初速度为零的两个不在同一直线上的匀变速直线运动的合运动是什么运动?初速度为零的两个不在同一直线上的匀变速直线运动的合运动是匀变速直线运动.思考讨论4:初速度不为零的两个不在同一直线上的匀变速直线运动的合运动是什么运动?F,与v ,共线一匀变速直线运动合 合F与v不共线一匀变速曲线运动合
15、 合四、运动的合成与分解的应用小船渡河模型1 .模型特点两个分运动和合运动都是匀速直线运动,其中一个分运动的速度大小、方向都不变,另一分运动的速度大小不变,研究其速度方向不同时对合运动的影响,这样的运动系统可看做小船渡河模型。2.模型分析(1)船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动。(2)三种速度:v (船在静水中的速度)、v (水1 2流速度)、V (船的实际速度)。(3)两个极值d过河时间最短:V v ,t =7(d为河宽).1 2 min Vvi过河位移最小:V v (前 提vv),如图甲21 2所示,此 时X =d,船头指向上游与河岸夹角为minVa ,co s a =T
16、4-楙1甲过河位移最小:v _ L v (前提vVv),如图乙所1 1 2d v示.过河最小位移为X =-.mins m a vI/针对练习:某船要渡过6 0 m 宽的河,船渡河的最短时间是1 2 s;若船沿垂直河岸的直线到达正对岸,渡河时间是1 5 s,则船在静水中的速率v1及河水的流速V 分别为()A.v =5 m/s,v =4 m/s1 2B.v =5 m/s,v =3 m/s1 2C.v =4 m/s,v =5 m/sl 2D.v =4 m/s,v =3 m/s1 2答案:B课堂练习1.在一端封闭、长约1 m 的玻璃管内注满清水,水中放一个红蜡块R.将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧。将玻璃
17、管倒置,可以认为红蜡块R 沿玻璃管上升的速度不变。再次将玻璃管上下颠倒,在红蜡块上升的同时,将玻璃管紧贴着黑板沿水平方向向右做匀加速移动,如图建立坐标系,则红蜡块的轨迹可能是()C.若将玻璃管水平向右加速移动,红蜡块可能在竖直平面内做直线运动D.若将玻璃管水平向右减速移动,红蜡块必定在竖直平面内做曲线运动拓展提高1 .端午赛龙舟是中华民族的传统,若某龙舟在比赛前划向比赛点的途中要渡过6 0 m 宽两岸平直的河,龙舟在静水中划行的速率为3 m/s,河水的流速4 m/s,下列说法中正确的是()A.该龙舟以最短时间渡河通过的位移为6 0 mB.该龙舟渡河的最大速率为7 m/sC.该龙船渡河所用时间最
18、少为1 5 sD.该龙舟不可能沿垂直河岸的航线抵达对岸答案:D2 .在某次抗洪抢险中,战士驾驶冲锋舟救起在岸边不慎落水的小孩,水的流速为3 m/s,舟在静水中的航速为6 m/s,假设河岸是平直的,河宽为3 0 0 m,战士欲将人送到对岸,求:(1)过河的最短时间;(2)要使过河的航程最短,冲锋舟应保持与上游河岸的角度9和对应的时间t2答案:(1)过河的最短时间是5 0 s;(2)要使过河的航程最短,冲锋舟应保持与上游河岸的角度是6 0 ,对应的时间也逋3课堂小结1.分运动与合运动合运动是实际发生的运动,是分运动的合成;分运动互不影响,具有独立性;合运动与分运动所用时间相等,具有等时性;合运动与
19、分运动必须对同一物体;合运动与分运动在效果上是等效梳理自己本节所学知识进行交流根据学生表述,查漏补缺,并有针对性地进行讲解补充。替代的关系。2 .运动的合成与分解符合平行四边形法则3 .小船渡河模型板书一、红蜡块在平面内的运动1 .水平方向匀速直线运动;蜡块相对管向上做匀速直线运动。2 .在黑板的背景前我们看到蜡块相对黑板是向右上方运动的。二、理论分析红蜡块的运动三、运动的合成与分解1 .合运动和分运动的关系(1)合运动和分运动同时性;(2)各分运动之间独立性;(3)合运动与分运动必须对同一物体;(4)合运动与分运动在效果上是等效替代的关系。2 .运动的合成与分解(1)由分运动求合运动的过程叫
20、运动的合成。(2)由合运动求分运动的过程叫运动的分解四、运动的合成与分解的应用 小船渡河模型 5.3 实验:探究平抛运动的特点教案课题实验:探究平抛运动的特点单元5年级高一教材分析本节课所采用的教材是人教版高中物理必修2 第五章第3 节的内容。本节内容是通过实验探究平抛运动的规律,它既是前一节运动的合成与分解方法的具体实践应用,也是后一节抛体运动的规律得出的前提,更是学生自主设计、探索的好素材,在本章中有着重要的地位。学生会用合成与分解的方法分析抛体运动;能分别以物体在水平方向和竖起方向的位移为横坐标和纵坐标,描绘做抛体运动的物体的轨迹。要求学生知道平抛运动的受力特点;知道用实验方法得到平抛运
21、动轨迹的方法;理解确定平抛运动在水平方向做匀速直线运动、竖直方向做自由落体运动所用的方法;知道水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的独立性和同时性;体会研究曲线运动的基本方法。教学目标与核心素养一、教学目标1.知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。2.知道抛体运动只受重力作用3.探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动,并且这两个运动互不影响。二、核心素养物理观念:理解平抛运动可以看成水平的匀速直线运动与竖直方向上的自由落体运动的合成,并且这两个分运动互相独立。科学思维:经历不同层次的现察与分析,培养学生的观察能力,综合分析能力科学探究:科学探究:利用生活中实际问
22、题引入,创设矛盾所在,提出问题,结合平抛仪实验,动画,平抛与自由落体运动对比的频闪照片,逐步加深对平抛运动的认识.并根据实验结果在教师引导下分析平抛运动的处理方法一一运动的分解,根据已有的知识找出平抛运动的规律。科学态度与责任:科学态度与责任:通过观察、实验及探究、交流与讨论等学习活动,培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。教学重点平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动。教学难点平抛运动在水平方向是匀速直线运动和在竖直方向是自由落体运动的实验探索过程。【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课演示1:观察斜向上抛出的粉笔的运动轨迹;学生观察斜向上抛出的粉笔的运
23、动复习上节课知识,为本节课的演示2:观察水平桌面上的小球被碰后,以一定的水平初速度离开桌面后所做的运动轨迹。-0m在空气阻力可以忽略的情况下,粉笔和小球的运动都属于抛体运动。思考1:做抛体运动的物体在运动过程中受什么力作用?忽略空气阻力,只受重力的作用。思考2:为什么物体的轨迹是曲线?物体的初速度与重力不在一条直线上。思考3:你能总结抛体运动的定义吗?物体以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受重力的作用,这时的运动叫作抛体运动;轨迹和观察水平桌面上的小球被碰后,以一定的水平初速度离开桌面后所做的运动轨迹。分析说明抛体运动为什么是曲线运动?研究做铺垫讲授新课一、平抛运动1.
24、平抛运动将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,且只在重力作用下所做的运动。w W-观察记忆平抛运动的概念学生阅读课文说一说实验思路思考讨论:如何通过实验方法获得平抛运动轨迹?掌握平抛运动初速度沿水平方向,只受重力两个关键点锻炼学生自主学习能力拓展学生的思维做平抛运动的物体有什么特点呢?下面我们通过实验来探究物体做平抛运动的特点。二、探究平抛运动的特点1.实验思路按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路,把平抛运动看作是在竖直方向的分运动和水平方向的分运动的合运动。如果这两个分运动研究清楚了,平抛运动的规律自然就清楚了。2.进行实验思考:如何通过实验方法获得平抛运动轨迹?方法一:描迹
25、法由斜槽上某固定位置无初速释放小球,描绘小球运动轨迹。方法二:径迹法倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,加上一个很细的喷嘴,水从喷嘴中射出,在空中形成弯曲的细水柱,它显示了平抛运动的轨迹。学生设计表格测量两球间的距离学生思考讨论小球在水平方向和竖直方向分运动的特点学生阅读理解实验步骤学生观察实验现象并总结学生观看实验视频并总结实验结论学生阅读课文说出实验步骤学生观看视频平抛运动实验和平抛运动与水平方向的运动,总结实验结论学生思考讨论学生练习掌握描述平抛运动的几种方法锻炼学生的动手能力锻炼学生的交流讨论能力理解平抛运动水平方向上做的是匀速运动,竖直方向上做的是自
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