2. 运动的合成与分解国家优质课一等奖

第五章

曲线运动

§5-1

曲线运动

课时

1

课时

项目名称

学习目标

项目内容

1．知道曲线运动的定义，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．知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力与它的速度方向不在一条直线上．

【自主预习】

一、任务：认真阅读教材第五章第1节，完成《与名师对话》自主预习

一、【引入课题】

问题1：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．

(演示实验)

(1)演示自由落体运动．

［老师］：该运动的特征是什么?

［学生］：轨迹是直线．

(2)演示平抛运动．

［老师］：该运动的特征是什么?

［学生］：轨迹是曲线．

［老师］：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、【课堂问题探究】

问题2：曲线运动是比直线运动普遍的运动情形，请大家举出一些生活中的曲线运动的例子．

［学生］：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．

问题3：怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻的速度方向？

［老师］：你能不能说清楚，砂轮打磨下来的炽热的微粒．飞出去的链球，它们沿着什么方向运动? ［学生］：擦出的火星是砂轮与刀具磨擦出的微粒，由于惯性，以脱离砂轮时的速度沿切线方向飞出，切线方向即为火星飞出时的速度方向．对于链球也是同样的道理，它们也会沿着脱离点的切线方向飞出．

［老师］：我们总结曲线运动的方向沿着切线方向，但对于一般的曲线运动是不是也是这样呢? 水平桌面上摆一条曲线轨道，它是由几段稍短的轨道组合而成的．钢球由轨道的一端滚入(通过压缩弹簧射人或通过一个斜面滚入)，在轨道的束缚下钢球做曲线运动．在轨道的下面放一张白纸，蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动的轨迹，它记录了钢球在A点的运动方向．拿去一段轨道．钢球的轨道出口改在图中B点且同样的方法可以记

录钢球在轨道B点的运动方向．观察一下，白纸上的墨迹与轨道(曲线)有什么关系? ［学生］：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．

［老师］：很好．通过这个实验我们总结出了确定做曲线运动的物体在任意一点的速度方向。

问题4：曲线运动的速度和直线运动的速度最大的区别是什么? ［学生］：在运动的过程中，直线运动的速度方向不发生变化，而曲线运动速度方向时刻在变．

［老师］：很好．那我们由速度的性质知，速度是矢量，既有大小又有方向．在匀变速运动中，速度大小发生变化，我们说这是变速运动．而在曲线运动中．速度方向时刻在改变，我们也说它是变速运动．

实际上这个过程我们可以这样来理解：速度是矢量→速度方向变化→速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动．

问题5：为什么有的物体作直线运动而有的物体做曲线运动？

［学生］：

探究1:在轨道适当位置放置一钢球，放手让钢球自由滚下，观察钢球在桌面上的运动情况，记住钢球的运动轨迹．

探究2:在刚才实验中，钢球的运动路径左侧放一块磁铁放手让钢球自由滚下，观察钢球在桌面上的运动情况，记住钢球的运动轨迹．

探究3:在刚才实验中，钢球的运动路径右侧放一块磁铁放手让钢球自由滚下，观察钢球在桌面上的运动情况，记住钢球的运动轨迹．

探究4：在刚才三个实验中，把钢球换成瓷球重复刚才的实验操作，观察瓷球的运动情况．

总结物体做曲线运动的条件？当物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直线上时．物体将做曲线运动．

问题6：[交流与讨论] 飞机扔炸弹，分析为什么炸弹做曲线运动?

我们骑摩托车或自行车通过弯道时，我们侧身骑，为什么? 盘山公路路面有何特点?火车铁轨在弯道有何特点?

［学生］：

1．炸弹离开飞机后由于惯性，具有与飞机同样的水平初速度，且受重力，初速度与重力方向有一定角度，所以做曲线运动．

2．骑摩托车或自行车通过弯道时，我们和车一起做曲线运动，这个时候人和车这个整体需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成这个曲线运动，我们侧身正是为了提供这个力．

3．盘山公路的路面并不是水平的，而是一边高一边低；火车铁轨在弯道的时候两根铁轨并不是一般高的，而是一个高一个低．之所以这样设计，正是因为各种车辆爬盘山公路的时候做的都是曲线运动，火车拐弯时也是曲线运动，这些曲线运动都需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成．盘山公路和火车铁轨的这种设计就是为提供这个力服务的．

小结：

［老师］：通过本节课的学习你有哪些收获？

［学生］：课堂小结