中物理第五章“曲线运动”全章教案（高一） 30页

百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道05.1曲线运动一、教学目标：1、知道什么是曲线运动；2、知道曲线运动中速度的方向是怎样确定的；3、知道物体做曲线运动的条件。二、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三、教学难点：物体做曲线运动的条件四、教学方法：实验、讲解、归纳、推理法五、教学步骤：导入新课：前边几章我们研究了直线运动，下边同学们思考两个问题：1、什么是直线运动？2、物体做直线运动的条件是什么？在实际生活中，普遍发生的是曲线运动，那么什么是曲线运动？本节课我们就来学习这个问题。新课教学（一）用投影片出示本节课的学习目标空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道1、知道轨迹是曲线的运动，叫做曲线运动。2、理解曲线运动是一种变速运动。3、知道物体做曲线运动的条件。（二）学习目标完成过程1、曲线运动（1）放录像，展示几种物体所做的运动a：导弹所做的运动；汽车转弯时所做的运动；人造卫星绕地球的运动；b：归纳总结得到：物体的运动轨迹是曲线。（2）提问：上述运动和曲线运动除了轨迹不同外，还有什么区别呢？（3）用CAI课件对比小车在平直的公路上行驶和弯道上行驶的情况。学生总结得到：曲线运动中速度方向是时刻改变的。过渡：怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻的速度方向呢？2：曲线运动的速度方向（1）放录像：a：在砂轮上磨刀具时，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出；b：撑开的带着水的伞绕伞柄旋转，伞面上的水滴沿伞边各点所划圆周的切线方向飞出。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道（2）分析总结得到：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。（3）推理：a：只要速度的大小、方向的一个或两个同时变化，就表示速度矢量发生了变化。b：由于做曲线运动的物体，速度方向时刻改变，所以曲线运动是变速运动。过渡：那么物体在什么条件下才做曲线运动呢？3：物体做曲线运动的条件（1）用CAI课件模拟实验：一个在水平面上做直线运动的钢珠，如果从旁给它施加一个侧向力，它的运动方向就会改变，不断给钢珠施加侧向力，或者在钢珠运动的路线旁放一块磁铁，钢珠就偏离原来的方向而做曲线运动。（2）观察完模拟实验后，学生做实验。（3）分析归纳得到：当物体所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线时，物体就做曲线运动。（4）学生举例说明：物体为什么做曲线运动。（5）用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件：当合力的方向与物体的速度方向在同一直线上时，产生的加速度也在这条直线上，物体就做直线运动。如果合力的方向跟速度方向不在同一条直线上时，产生空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道的加速度就和速度成一夹角，这时，合力就不但可以改变速度的大小，而且可以改变速度的方向，物体就做曲线运动。六、小结1、运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。2、曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上。3、当合外力F的方向与它的速度方向有一夹角a时，物体做曲线运动。七、板书设计：05.2运动的合成与分解一、教学目标1．在物理知识方面的要求：(1)了解曲线运动的特点，速度方向时刻在变，因此曲线运动一定是变速运动；(2)了解曲线运动的条件：合外力与速度不在同一条直线上；(3)根据学生理解能力，可将曲线运动的条件深化，即平行速度的力只改变速度大小；垂直速度的力只改变速度方向，可根据力的效果将合外力沿速度方向和垂直速度方向分解；(4)了解合运动、分运动，掌握运动的合成与分解法则——平行四边形法则；(5)由分运动的性质及特点综合判断合运动的性质及轨迹。2．通过观察演示实验，有关教学软件，并联系学生生活实际总结概括出曲线运动的速度方向，曲线运动的条件，以及用运动的合成与分解处理复杂运动的基本方法。培养学生观察能力，分析概括推理能力，并激发学生兴趣。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道3．渗透物理学方法的教育。研究船渡河运动，假设水不流动，可以想象出船的分运动；又假设船发动机停止工作，可想象出船只随水流而动的另一分运动。培养学生的想象能力和运用物理学抽象思维的基本方法。二、重点、难点分析1．重点是让学生掌握曲线运动为什么是变速运动，理解曲线运动的条件及运动的合成与分解法则；2．已知两个分运动的性质特点，判断合运动的性质及轨迹，学生不容易很快掌握，是教学的难点，解决难点的关键是引导学生把每个分运动的初始值(包括初速度、加速度以及每个分运动所受的外力)进行合成，最终还是用合运动的初速度与合外力的方向关系来判断。三、教具1．乒乓球、小铁球、细绳。2．斜槽、条形磁铁、铁球、投影仪、计算机软盘、彩电。四、主要教学过程(一)引入新课机械运动可以划分为平动和转动，而平动又可以划分为直线运动和曲线运动，所以曲线运动属于平动形式，做曲线运动的物体仍然可以看成一个质点，曲线运动比直线运动更为普遍。例如，车辆拐弯；月球绕地球约27天转一圈；地球绕太阳约一年转一周；太阳绕银河系中心约2.2亿年转一周。(二)教学过程设计1．曲线运动中速度的方向因为曲线运动中速度方向连续发生变化，我们很难直观物体在某时刻的速度方向。可以设想如果某时刻的速度方向不再发生变化，物体将沿该时刻的速度方向做匀速直线运动。然后联系实际引导学生想象几种现象。(1)让学生回答，绳拉小球在光滑的水平面上做圆周运动，当绳断后小球将沿什么方向运动？(沿切线方向飞出)然后引导学生分析原因：绳断后小球速度方向不再发生变化，由于惯性，从即刻起小球做匀速直线运动，沿切线飞出。(2)教材内容：砂轮磨刀使火星沿切线飞出，引导学生分析原因：被磨掉的炽热微粒速度方向不再改变，由于惯性以分离时的速度方向做匀速直线运动。又如，让撑开的带有雨滴的雨伞旋转，雨滴沿伞边切线方向飞出(与上例同理)。(3)空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道在想象与分析的基础上，引导学生概括总结得出：曲线运动中，速度方向是时刻改变的，在某时刻的即时速度方向在曲线的这一点的切线方向上。并引导学生注意到：曲线运动中速度的大小和方向可能同时变化，但变化的方向是一定改变的，速度是矢量，方向一定变，速度就一定变，所以曲线运动一定是变速运动。2．曲线运动的条件曲线运动是变速运动，由牛顿第二定律分析可知，速度的变化一定产生加速度，而加速度必然由外力引起，加速度与合外力成正比并且方向相同。随后提出问题，引导学生思考。(1)如果合外力与速度在同一直线上，物体将做什么样的运动？(变速直线运动)(2)绳拉小球在光滑水平面上做速度大小不变的圆周运动，绳子的拉力T起什么作用？(改变速度方向)(3)演示实验(用投影仪或计算机软件)：让小铁球从斜槽上滚下，小球将沿直线OO′运动。然后在垂直OO′的方向上放条形磁铁，使小球再从斜槽上滚下，小球将偏离原方向做曲线运动。又例如让小球从桌面上滚下，离开桌面后做曲线运动。(4)观察实验后引导学生概括总结如下：①平行速度的力改变速度大小；②垂直速度的力改变速度的方向；③不平行也不垂直速度的外力，同时改变速度的大小和方向；④引导学生得出曲线运动的条件：合外力与速度不在同一直线上时，物体做曲线运动。3．运动的合成和分解物体的运动往往是复杂的，对于复杂的运动，常常可以把它们看成几个简单的运动组成的，通过研究简单的运动达到研究复杂运动的目的。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道(1)通过演示实验和联系船渡河实际，给出合运动、分运动的概念。①把注满水的乒乓球用细绳系住另一端固定在B钉上，乒乓球静止在A点，画出线段BB′且使AB≈BB′(方向任意)，用光滑棒在B点附近从左向右沿BB′方向匀速推动吊绳，提示学生观察乒乓球实际运动的轨迹是沿AB′方向，帮助学生分析这是因为乒乓球同时参与了AB方向和BB′方向的匀速直线运动的结果，而这两个分运动的速度都等于棒的推动速度。小球沿竖直方向及沿BB′方向的运动都是分运动；沿AB′方向的是合运动。分析表明合运动的位移与分运动位移遵守平行四边形法则。②船渡河问题：可以看做由两个运动组成。假如河水不流动而船在静水中沿AB方向行驶，经一段时间从A运动到B(如图6)，假如船的发动机没有开动，而河水流动，那么船经过相同的一段时间将从A运动到A′，如果船在流动的河水中开动同时参与上述两个运动，经相同时间从A点运动到B′点，从A到B′的运动就是上述两个分运动的合运动。注意：船头指向为发动机产生的船速方向，指分速度；船的合运动的速度方向不一定是船头的指向。这里的分运动、合运动都是相对地球而言，不必引入相对速度概念，避免使问题复杂化。(2)引导学生概括总结运动的合成分解法则——平行四边形法则。①用分运动的位移、速度、加速度求合运动的位移、速度、加速度等叫运动的合成。反之由合运动求分运动的位移速度、加速度等叫运动的分解。②运动的合成与分解遵守矢量运算法则，即平行四边形法则。例如：船的合位移s合是两个分位移s1s2的矢量和；又例如飞机斜向上起飞时，在水平方向及竖直方向的分速度分别为v1=vcosθ，v2=vsinθ，其中，v是飞机的起飞速度。如图7所示。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道(3)用分运动的性质判断合运动的性质及轨迹。①两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动。提问学生为什么？(v合为恒量)②提出问题：船渡河时如果在AB方向的分运动是匀加速运动，水仍然匀速流动，船的合运动轨迹还是直线吗？学生思考后回答并提示学生用曲线运动的条件来判断，然后引导学生综合概括出判断方法：首先将两个分运动的初始运动量及外力进行合成，然后用合运动的初速度及合运动所受的合外力的方向关系进行判断。合成结果可知，船的合速度v合与合外力F不在同一直线上，船一定做曲线运动。如巩固知识让学生再思考回答：两个不在同一直线上初速度都为零的匀加速直线运动的合运动是什么运动？(匀加速直线运动)4．引申内容：关于船的渡河问题的讨论(1)通过此例让学生明确运动的独立性及等时性的问题，即每一个分运动彼此独立，互不干扰；合运动与每一个分运动所用时间相同。(2)关于速度的说明，在应用船速这个概念时，应注意区别船速v船及船的合运动速度v合。前者是发动机产生的分速度，后者是合速度，由于不引入相对速度概念，使上述两种速度容易相混。(3)问题的提出：河宽H，船速为v船，水流速度为v水，船速v船与河岸的夹角为θ，如图9所示。①求渡河所用的时间，并讨论θ=？时渡河时间最短。②怎样渡河，船的合位移最小？分析①用船在静水中的分运动讨论渡河时间比较方便，根据运动的独立性，渡河时间间最短。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道分析②当v船＞v水时，v合垂直河岸，合位移最短等于河宽H，根五、课堂小结1．曲线运动的条件是F合与v不在同一直线上，曲线运动的速度方向为曲线的切线方向。2．复杂运动可以分解成简单的运动分别来研究，由分运动求合运动叫运动的合成，反之叫运动的分解，运动的合成与分解，遵守平行四边形法则。3．用曲线运动的条件及运动的合成与分解知识可以判断合运动的性质及合运动轨迹。 05.3平抛物体的运动一、教学目标1．物理知识方面的要求：(1)知道平抛运动形成的条件；(2)掌握平抛运动的分解方法及运动规律。2．通过观察演示实验，概括出平抛物体运动的特征，培养学生观察、分析能力；通过对教材上所附彩图“平抛物体的闪光照片”的分析，或对平抛运动录像片的慢放分析，启发学生：处理物理问题可以利用各种技术手段来弥补我们感官功能上的不足，从而创造出新的研究方向和创造新的测量仪器。3．利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”、“化繁为简”的方法及“等效代换”的思想。二、重点、难点分析空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道1．重点是平抛运动的规律：物体(质点)的位置、速度如何随时间变化，轨迹是如何形成的；2．平抛运动是怎样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的？这是难点，也是教学的重点。三、教具1．演示平抛的物体与自由落体同时落地：平抛与自由落体实验器(包括两个不同颜色、同样大小的小球、小锤、支架等)；2．演示平抛运动和它的两个分运动：平抛竖落演示器(包括电源、三个钢球)3．分析实验数据(1)平抛物体的闪光照片(课本彩图)、刻度尺、铅笔；(2)演示实验2的录像片(有慢放镜头)。4．分析平抛分运动CAI课件(能分析演示水平匀速运动和竖直自由落体运动；也能演示第三册(选修)p．63习题(8)描述的现象)。四、主要教学过程(一)引入新课问：物体做曲线运动的条件是什么？引导回答：当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上(成角度)时，物体就做曲线运动。演示：在黑板边框上事先固定一小段水平木条，木条上放一个粉笔头，用手指将粉笔头弹出，粉笔头以黑板为背景在空中划出一道曲线。问：粉笔头离开木条后为什么做曲线运动？引导回答：粉笔头离开木条后受重力作用(空气阻力很小，可不计)，重力的方向跟粉笔头的速度方向不在同一条直线上，所以粉笔头做曲线运动。入题：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在重力作用下的运动叫做平抛运动。(二)教学过程设计1．平抛运动的形成物体的初速度和受力情况决定了物体的运动形式。演示：在平抛竖落演示器的电磁铁J1上吸小钢球A，切断电源，观察A离开斜槽末端(水平部分)后的运动。概括出形成平抛运动的条件：(1)物体具有水平方向的初速度；(2)运动过程中物体只受重力。2．平抛运动的分解空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道(1)平抛运动的竖直分运动是自由落体运动演示：平抛的小球与自由下落的小球同时落地。在高度一定的条件下，先后使平抛小球以大小不同的水平速度抛出(小锤打击的力度不同)，学生观察得出结论：在高度一定的条件下，平抛初速度大小不同，但运动时间相同。推理：平抛运动的时间与初速度大小无关，说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。分析验证：从课本所附彩图“平抛物体的闪光照片”上可以看出，同时开始自由下落和平抛的小球在同一时间下落相同的高度。(2)平抛运动的水平分运动是匀速直线运动演示：在平抛竖落演示器的两个斜槽上的电磁铁J1和J2上各吸住一个小钢球A和B，切断电源后，A离开水平末端后做平抛运动，B进入水平轨道后匀速运动，观察得知：A和B同时到达演示器右下方向小杯中。分析推理：由于两球运动时间较短，空气阻力和轨道对B球的摩擦阻力可不计，B球的运动可视为匀速直线运动，A、B从释放到斜槽末端水平部分的高差相同，故A球抛出时的水平初速度与B球沿水平轨道运动的速度相同，再由A、B运动时间相同，推知：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。演示：在平抛竖落演示器的三个电磁铁上分别吸住A、B、C三个小钢球。切断电源，当A开始平抛时撞击弹簧片使J3断电，C同时开始做自由落体运动。观察得知：三球同时入杯。分析推理：A沿水平抛出的同时，B以相同的速度沿水平轨道做匀速运动，C做自由落体运动，它们的运动时间相同，说明平抛运动可以分解为沿水平方向的匀速直线运动和沿竖直方向的自由落体运动。(3)分析验证①放录像：将上述三球运动的演示拍摄下来并编辑成慢镜头播放，利用暂停功能仔细观察画面，可看出；每一画面上，A、B、C三球几乎都分布在矩形的三个角上(另一个角是右下方的小杯)，这个矩形是逐渐缩小的。这个现象表明：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，竖直分运动是自由落体运动。②在“平抛物体的闪光照片”上用铅笔画几条竖直线，间隔要相等，并且过小球的球心，用刻度尺测量这些小球之间的水平距离和竖直距离，再用学过的知识计算一下竖直分运动的加速度。(照片上水平线间的实际距离是15cm，每隔1/30s拍摄的。)3．平抛运动的规律由上述演示实验，反过来说就是：水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动合成就是平抛运动。(1)平抛运动的位移公式明确：以抛出点为坐标原点，沿初速度方向为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道从抛出时开始计时，t时刻质点的位置为P(x，y)，如图1所示。x=v0t                                                                       (1)由于从抛出点开始计时，所以t时刻质点的坐标恰好等于时间t内质点的水平位移和竖直位移，因此(1)(2)两式是平抛运动的位移公式。①由(1)(2)两式可在xOy平面内描出任一时刻质点的位置，从而得到质点做平抛运动的轨迹。②求时间t内质点的位移——t时刻质点相对于抛出点的位移的大小位移的方向可用s与x轴正方向的夹角α表示，α满足下述关系③由(1)(2)两式消去t，可得轨迹方程上式为抛物线方程，“抛物线”的名称就是从物理来的。(2)平抛运动的速度公式t时刻质点的速度vt是由水平速度vx和竖直速度vy合成的。如图2所示。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道vx＝v0                                                                     (3)vy=gt                                                                       (4)vt的方向可用vt与x轴正方向的夹角β来表示，β满足下述关系。4．例题(1)课本第三册p．53，增加第二问“求炸弹落到目标上时的速度大小和方向。”分析：“投弹”就是炸弹从飞机上释放，(不是从飞机上发射出去)炸弹被释放时具有飞机当时的水平速度(由于惯性)，离开飞机后只受重力，忽略空气阻力，炸弹将做平抛运动。解题过程(略)，注意将各已知量用国际单位制表示。(2)课本第三册p．63第(8)题请同学们讨论后发言，并阐述作出判断的依据。演示CAI课件(或挂图分析)：①飞机水平飞行投下1个铁球；显示平抛轨迹(注意观察：铁球落地前总在飞机正下方)。②飞机每隔1s投下1个铁球，共4个；显示各自的平抛轨迹。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道(三)课堂小结1．具有水平速度的物体，只受重力作用时，形成平抛运动。2．平抛运动可分解为水平匀速运动和自由落体运动。平抛位移等于水平位移和竖直位移的矢量和；平抛瞬时速度等于水平速度和竖直速度的矢量和。3．平抛运动是一种匀变速曲线运动。4．如果物体受到恒定合外力作用，并且合外力跟初速度垂直，形成类似平抛的匀变速曲线运动，只需把公式中的g换成a，其中a=F合/m。五、说明1．平抛运动是学生接触到的第一个曲线运动，弄清其成因是基础，水平初速度的获得是问题的关键，可归纳为两种：(1)物体被水平加速：水平抛出、水平射出、水平冲击等；(2)物体与原来水平运动的载体脱离，由于惯性而保持原来的水平速度。2．平抛运动的位移公式和速度公式中有三个含有时间t，应根据不同的已知条件来求时间。但应明确：平抛运动的时间完全由抛出点到落地点的竖直高度确定(在不高的范围内g恒定)，与抛出的速度无关。3．平抛竖落演示器演示前应调整好(1)A、B两球的高度由电磁铁J1、J2在轨道上的位置调节；(2)电磁铁J3的电路中由A球抛出时碰触的开关S2应调弹簧片的弹性和位置：要保证A球既能碰到它又对A球的运动影响极小。(如果换成光控继电器更好)，释放小球后，应将J3的总开关S断开。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道 05.4匀速圆周运动一、教学目标：1、知道什么是匀速圆周运动2、理解什么是线速度、角速度和周期3、理解线速度、角速度和周期之间的关系二、教学重点：1、理解线速度、角速度和周期2、什么是匀速圆周运动3、线速度、角速度及周期之间的关系三、教学难点：对匀速圆周运动是变速运动的理解四、教学方法：讲授、推理归纳法五、教学步骤：导入新课（1）物体的运动轨迹是圆周，这样的运动是很常见的，同学们能举几个例子吗？（例：转动的电风扇上各点的运动，地球和各个行星绕太阳的运动等）（2）今天我们就来学习最简单的圆周运动——匀速圆周运动新课教学（一）用投影片出示本节课的学习目标空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道1、理解线速度、角速度的概念2、理解线速度、角速度和周期之间的关系3、理解匀速圆周运动是变速运动（二）学习目标完成过程1、匀速圆周运动（1）用多媒体投影一个质点做圆周运动，在相等的时间里通过相等的弧长。（2）并出示定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同——这种运动就叫匀速圆周运动。（3）举例：通过放录像让学生感知：一个电风扇转动时，其上各点所做的运动，地球和各个行星绕太阳的运动，都认为是匀速圆周运动。（4）通过电脑模拟：两个物体都做圆周运动，但快慢不同，过渡引入下一问题。2、描述匀速圆周运动快慢的物理量（1）线速度a：分析：物体在做匀速圆周运动时，运动的时间t增大几倍，通过的弧长也增大几倍，所以对于某一匀速圆周运动而言，s与t的比值越大，物体运动得越快。b：线速度1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。2）线速度是矢量，它既有大小，也有方向。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道3）线速度的大小4）线速度的方向在圆周各点的切线方向上5）讨论：匀速圆周运动的线速度是不变的吗？6）得到：匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。（2）角速度a：学生阅读课文有关内容b：出示阅读思考题1）角速度是表示的物理量2）角速度等于和的比值3）角速度的单位是c：说明：对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度是恒定的d：强调角速度单位的写法rad/s（3）周期、频率和转速a：学生阅读课文有关内容b：出示阅读思考题：1）叫周期，叫频率；叫转速2）它们分别用什么字母表示？3）它们的单位分别是什么？空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道c阅读结束后，学生自己复述上边思考题。（4）线速度、角速度、周期之间的关系a：过渡：既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么他们之间有什么样的关系呢？b：用投影片出示思考题一物体做半径为r的匀速圆周运动1）它运动一周所用的时间叫，用T表示。它在周期T内转过的弧长为，由此可知它的线速度为。2）一个周期T内转过的角度为，物体的角速度为。c：通过思考题总结得到：d：讨论1）当v一定时，与r成反比2）当一定时及v与r成正比3）当r一定时，v与成正比（三）实例分析（用投影片出示）例1：分析下图中，A、B两点的线速度有什么关系？分析得到：主动轮空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中，皮带（链条）上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等。例2：分析下列情况下，轮上各点的角速度有什么关系？分析得到：同一轮上各点的角速度相同。三、巩固训练用电脑进行练习，并且进行激励评价和升级训练（一）填空1、做匀速圆周运动的物体线速度的不变，时刻在变，所以线速度是（填恒量或变量），所以匀速圆周运动中，匀速的含义是。2、对于做匀速圆周运动的物体，哪些物理量是一定的？（二）某电钟上秒针、分针、时针的长度比为d1：d2：d3＝1：2：3，求A：秒针、分针、时针尖端的线速度之比B：秒针、分针、时针转动的角速度之比。（三）师生共同解答课本本节的思考与讨论。六、小结1、什么叫匀速圆周运动？2、描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？分别说明它们的含义及求解公式，他们间的联系。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道七、板书设计：05.5向心力 一、教学目标1．物理知识方面：(1)理解匀速圆周运动是变速运动；(2)掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系；(3)初步掌握向心力概念及计算公式。2．通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程，培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力。3．渗透科学方法的教育。二、重点、难点分析向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点，也是难点。通过生活实例及实验加强感知，突破难点。三、教具1．转台、小伞；2．细绳一端系一个小球(学生两人一组)；3．向心力演示器。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道四、主要教学过程(一)引入新课演示：将一粉笔头分别沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出，观察运动轨迹。复习提问：粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么？启发学生回答：速度方向与力的方向在同一条直线上，物体做直线运动；不在同一直线上，做曲线运动。进一步提问：在曲线运动中，有一种特殊的运动形式，物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示)，称为圆周运动。请同学们列举实例。(学生举例教师补充)电扇、风车等转动时，上面各个点运动的轨迹是圆……大到宇宙天体如月球绕地球的运动，小到微观世界电子绕原子核的运动，都可看做圆周运动，它是一种常见的运动形式。提出问题：你在跑400米过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜？铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道，为什么路面总是外侧高内侧低？可见，圆周运动知识在实际中是很有用的。引入：物理中，研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。板书：匀速圆周运动(二)教学过程设计思考：什么样的圆周运动最简单？引导学生回答：物体运动快慢不变。板书：1．匀速圆周运动物体在相等的时间里通过的圆弧长相等，如机械钟表针尖的运动。思考：匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢？(学生自由发言)板书：2．描述匀速圆周运动快慢的物理量恒量。当t很短，s很短，即为某一时刻的瞬时速度。线速度其实就是物体做圆周运动的瞬时速度。当物体做匀速圆周运动时，各个时刻线速度大小相同，而方向时刻在改变。那么，线速度方向有何特点呢？空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道演示：水淋在小伞上，同时摇动转台。观察：水滴沿切线方向飞出。思考：说明什么？师生分析：飞出的水滴在离开伞的瞬间，由于惯性要保持原来的速度方向，因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。板书：方向：沿着圆周各点的切线方向。如图3。单位：rad/s。(3)周期：质点沿圆周运动一周所用的时间。如：地球公转周期约365天，钟表秒针周期60s等，周期长，表示运动慢。(角速度、周期可由学生自己说出并看书完成)板书：(师生共同完成)思考：物体做匀速圆周运动时，v、ω、T是否改变？(ω、T不变，v大小不变、方向变。)讲述：匀速周周运动是匀速率圆周运动的简称，它是一种变速运动。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道提出问题：匀速圆周运动是一种曲线运动，由物体做曲线运动的条件可知，物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用，这个合外力的方向有何特点呢？学生小实验(两人一组)：线的一端系一小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动。小球质量很小(可用橡皮塞等替代)，甩动时线速度尽量大，小球重力与拉力相比可忽略，以保证拉线近似在水平方向。观察并思考：①小球受力？②线的拉力方向有何特点？③一旦线断或松手，结果如何？(提问学生后板书并图示)概括：要使物体做匀速圆周运动，必须使物体受到与速度方向垂直而指向圆心的力作用，故名向心力。板书：3．向心力：物体做匀速圆周运动所需要的力。提出问题：向心力的大小跟什么因素有关？(学生自己设想，用刚才的仪器做小实验，凭感觉粗略体验。学生经实验、讨论有了自己的看法后，自由发言。)演示实验(验证学生的设想)：研究向心力跟物体质量m、轨道半径r、角速度ω的定量关系。提问：实验时能否让三个量同时变。保持两个量不变，使一个量变化。实验装置：向心力演示器。演示：摇动手柄，小球随之做匀速圆周运动。提问：向心力由什么力提供？如何测量？空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道小球向外压挡板，挡板对小球的反作用力指向转轴，提供了小球做匀速圆周运动的向心力，两力大小相等，同时小球压挡板的力使挡板另一端压缩套在轴上的弹簧，弹簧被压缩的格数可以从标尺中读出，即显示了向心力大小。演示内容：①向心力与质量的关系：ω、r一定，取两球使mA=2mB观察：(学生读数)FA=2FB结论：向心力F∝m②向心力与半径的关系：m、ω一定，取两球使rA=2rB观察：(学生读数)FA=2FB结论：向心力F∝r③向心力与角速度的关系：m、r一定，使ωA=2ωB观察：(学生读数)FA=4FB结论：向心力F∝ω2归纳：综合上述实验结果可知：物体做匀速圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。但不能由一个实验、一个测量就得到一般结论，实际上要进行多次测量，大量实验，但我们不可能一一去做。同学们刚才所做的实验得出：m、r、ω越大，F越大；若将实验稍加改进，如课本中所介绍的小实验，加一弹簧秤测出F，可粗略得出结论(要求同学回去做)。我们还可以设计很多实验都能得出这一结论，说明这是一个带有共性的结论。测出m、r、ω的值，可知向心力大小为：F=mrω2。反馈练习：①对于做匀速圆周运动的物体，下面说法正确的是：A速度不变；B速率不变；C角速度不变；D周期不变。②如图7为一皮带传动装置，在传动过程中皮带不打滑。试比较轮上A、B、C三点的线速度、角速度大小。③物体做匀速圆周运动所需要的向心力跟半径的关系，有人说成正比，有人说成反比。你对这两种说法是如何理解的？空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道④(前后呼应)解释跑400m弯道时身体为何要倾斜等一类问题。(火车拐弯要求课后看书)五、课堂小结1．科学方法①点明建立概念的过程：是通过大量实例，概括抽象出本质的内容，即由个别到一般的思维过程。②点明实验归纳的过程：必须经过多次实验，必须有足够的事实，由多个特殊的共同结论才能归纳出一般情况下的结论。2．知识内容：(见板书)3．对向心力的理解：向心力并不是一种特殊性质的力，它的名称只是根据始终指向圆心这一作用效果来命名的。下节课再进一步讨论。六、说明1．向心力、向心加速度的讲授顺序。向心力概念的建立有两条途径：一是先通过实验建立向心力概念，归纳出向心力公式，再推出向心加速度；二是先通过理论推导导出向心加速度，再推出向心力。先讲加速度，理论推导严谨，又能训练学生的推理能力，但方法较抽象，对基础差的学生难度较大。考虑到我所任班级学生的实际情况，我选用了先讲向心力，降低了难度，便于学生理解、接受，现行必修教材采用的也是这一顺序。不足之处是：由于实验存在误差，只能粗略得出结论，而且课堂不可能做很多实验，实验归纳的事实不足。解决的关键是尽量减小实验误差，补充实例，弥补实验事实不足的缺陷。2．对向心力的教学，本节完成了感知、概括、定义，即完成了个别到一般的过程和简单的再认。而进一步的再认即一般到个别，留待下节完成，所以本节对向心力的要求教学目标定为初步掌握。 05.6向心加速度向心力应用 一、教学目标1．物理知识方面：(1)理解向心加速度表示速度方向变化快慢；(2)掌握向心加速度与半径的关系；(3)学会分析向心力的来源，并能初步应用公式计算。2．通过推导向心加速度、实例分析培养学生的推理能力，以及分析问题的能力。二、重点、难点分析1．重点：向心力的来源。2．难点：变速圆周运动中物体的受力、竖直面内的圆周运动最高点速度极值。演示实验与理论推导相结合。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道三、教具1．转台、小物块；2．单摆；3．一根细绳系着盛水的透明小桶；4．一只透明的碗、小球(玻璃球或其它)。四、主要教学过程(－)引入新课复习提问1：上节课我们学习了匀速圆周运动以及向心力。当物体做匀速圆周运动时需要向心力，这个力的方向如何？大小如何计算？提问2：物体做匀速圆周运动时，速度是否发生变化？引导学生回答：速度大小不变，方向变。思考：速度方向变化，是否存在加速度？(学生可能答存在，也可能迟疑。)引导学生分析：速度是矢量，速度方向变化仍是速度有变化，有变化就有加速度，这个加速度表示速度方向变化的快慢。引入：那么，匀速圆周运动的加速度是怎样产生的？它的大小和方向如何呢？下面我们就来讨论这一问题。(二)教学过程设计启发思考：物体运动时的加速度是如何产生的？根据是什么？引导学生：由合外力产生，根据牛顿运动定律，力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。再思考：那么，能否根据上节课的结论来推导加速度呢？(可由学生自己先推导)讲评(师生共同完成)：牛顿运动定律既适用于直线运动，也适用于曲线运动。由牛顿第二定律：F合=ma由向心力公式：F合=F向=mω2r提问：加速度的方向如何？引导学生：与合外力方向一致，即指向圆心。讲述：故名向心加速度。板书：向心加速度1．向心加速度：表示速度方向变化的快慢。空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道分析：如图1所示，F向⊥v物体在运动方向上不受力，因而在这个方向(即切线方向)上没有加速度，速度大小不会改变。由牛顿第二定律，F合→a，合力提供向心力，向心力的作用只是改变速度的方向，不改变速度大小，由此产生的加速度方向指向圆心，表示速度方向变化的快慢。适用范围说明：向心力和向心加速度的公式是从匀速圆周运动得出的，但也适用于一般的圆周运动。一般的圆周运动，速度的大小有变化，向心力和向心加速度的大小也随着变化，利用公式求物体在圆周某一位置时的向心力和向心加速度的大小，必须用该点的速度瞬时值。反馈练习(巩固新知识)：①从匀速圆周运动的向心加速度公式a=ω2r得出，a与半径r成正比，但从a=v2/r又得出，a与半径r成反比。那么，a与半径r到底成正比还是反比？两者是否相互矛盾？②一列火车的质量为500t，拐弯时沿着圆弧形轨道前进，圆弧半径为375m，通过弯道时的车速为54km/h，火车所需要的向心力是多大？产生的向心加速度是多大？讲解：①在讨论向心加速度与半径的关系时，必须注意不同的条件。②火车拐弯时的圆周运动无论是否匀速率，都可利用公式求出拐弯瞬时的向心力和加速度。注意单位换算，v=54km/h=15m/s。向心加速度：a=v2/r=152/375=0.6(m/s2)向心力：F=mv2/r=5×105×152/375=3×105(N)或F=ma=5×105×0.6=3×105(N)也可先求向心力，再根据F=ma求加速度。板书：2．向心力实例分析例1 下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？①人造地球卫星绕地球运动时；②电子绕原子核运动时；③小球在光滑的水平桌面上运动；(如图2)空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道④小球在水平面内运动；(如图3)⑤玻璃球沿碗(透明)的内壁在水平面内运动；(如图4)(不计摩擦)演示：⑥使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。(如图5)(学生观察并分析，教师讲评)①由万有引力提供；④由重力、拉力的合力提供(如图6)②由库仑力提供；⑤由重力、支持力的合力提供(如图7)；③由重力、支持力、拉力的合力提供；⑥由静摩擦力提供即合力(如图8)；小结：分析匀速圆周运动向心力的来源，在具体问题中首先要对物体进行受力分析，根据受力来加以确定，由合力提供，也可能弹力、摩擦力等中的某一种力提供。例2 汽车拐弯时，可以看做是匀速圆周运动的一部分。如果此时你坐在车厢内并紧靠车壁，有何感觉？为什么？若未靠车壁又如何？(学生对此有切身体会，由学生自己分析后再讲评)讲评：人随车一起做圆周运动需要向心力。当人紧靠车壁时，感觉自己使劲挤压车壁，车壁就给人一个反作用力，与座位给人的静摩擦力合起来提供向心力；未靠车壁时，只能由座位给人的静摩擦力提供向心力，当车速不大，所需向心力不大，静摩擦力提供了向心力，人就有被向外甩的感觉；当车速较大，所需向心力就大，若静摩擦力不足以提供所需的向心力时，人就会滑离座位。演示：空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道当物体在竖直面内做圆周运动时，一般不是匀速圆周运动，速度大小也在变，这时物体所受合外力方向并不指向圆心，如图10所示。将合外力分解为两个合力：F1垂直速度方向指向圆心提供向心力，其作用是改变速度方向；F2平行速度方向，其作用是改变速度大小。对这种情况的讨论和计算，仅限于最高点和最低点。例3 演示“水流星”。仪器：一根细绳系着盛水的杯子。演示1：将杯子倒过来杯口朝下，水会在重力作用下洒到地上。以足够大的速度使杯子在竖直面内做圆周运动。如图11。观察：杯子到最高点杯口朝下，水不流出。问：为什么？试分析原因。(学生可讨论)师生共同分析：以水为研究对象，水做圆周运动需要向心力，到最高点时速度为v，需要的向心力方向竖直向下，大小为F=mv2/r，v越大，需要的向心力就越大。水在最高点的受力如图12，重力以及杯底对水的作用力方向指向圆心，提供向心力。演示2：使v小，水到最高点洒出。思考：当杯子运动到最高点时，为使杯中的水不洒出，此时的速度至少是多大？如何算出？引导学生分析：受力：N、Gv小，所需向心力小，N小；当N减小到0，重力提供向心力，有空间网址：http://hi.baidu.com/splow\n百度空间“稚子居”整理收集——稚言智语志敛于中，中庸为道翻滚过山车、杂技节目中的飞车走壁等原理也在于此。(三)课堂小结1．匀速圆周运动时，向心加速度表示速度方向变化的快慢。向心加速度大小不变，方向指向圆心，时刻在变化，所以不是匀变速运动。2．向心力来源五、说明1．在匀速圆周运动中，速度v、加速度a，向心力F都是矢量，而三个量的特点都是大小不变方向变，这是学生容易忽视的问题，因此在设计教学时力图突出这三个量的矢量性。2．力与运动的关系是力学中的一个重要关系，教学中力图分析好速度、加速度、向心力三者之间的关系，加深对这三个概念的理解，同时深化对牛顿定律的认识。3．对于非匀速圆周运动，大纲要求分析受力及加速度，只限于分析竖直面内的最高点和最低点。但对于基础较好的学生，介绍将合力分解在沿半径方向和切线方向去分析，学生是能接受的，这样的分析能使学生更透彻地理解力、速度、加速度三者之间的关系。教师可根据学生的情况灵活把握教学中的深浅度。 空间网址：http://hi.baidu.com/splow