第五章《曲线运动》教学设计(2)

2019-07-31 09:36

教学重点:分析归纳抛体运动的规律。

教学难点:应用数学知识分析归纳抛体运动的规律。 教学方法:探究、讲授、讨论、练习 教具准备:平抛运动演示仪、自制投影片

教学过程:

第三节 实验:研究平抛运动

(一)新课导入

上一节我们已经通过实验探究出平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律,对平抛运动的特点有了感性认识。这一节我们将从理论上对抛体运动的规律作进一步分析,学习和体会在水平面上应用牛顿定律的方法,并通过应用此方法去分析没有感性认识的抛体运动的规律。

(二)新课教学

1、抛体的位置

我们以平抛运动为例来研究抛体运动所共同具有的性质。

首先我们来研究初速度为v的平抛运动的位置随时间变化的规律。用手把小球水平抛出,小球从离开手的瞬间(此时速度为v,方向水平)开始,做平抛运动,我们以小球离开手的位置为坐标原点,以水平抛出的方向为x轴的方向,竖直向下的方向为y轴的方向,建立坐标系,并从这一瞬间开始计时。

在抛出后的运动过程中,小球受力情况如何?(小球只受重力,重力的方向竖直向下,水平方向不受力。)

那么,小球在水平方向有加速度吗,它将怎样运动?(小球在水平方向没有加速度,水平方向的分速度将保持v不变,做匀速直线运动。)

那么,小球的运动就可以看成是水平和竖直两个方向上运动的合成。t时间内小球合位移是:

若设s与+x方向(即速度方向)的夹角为θ,如图6.4—1,则其正切值如何求?

2、抛体的速度

由于运动的等时性,那么大家能否根据前面的结论得到物体做平抛运动的时间?

这说明了什么问题?(这说明了平抛运动的水平位移不仅与初速度有关系,还与物体的下落高度有关)利用运动合成的知识,结合图6.4—2,求物体落地速度是多大?结论如何?

平抛运动常分解成水平方向和竖直方向的两个分运动来处理,由于竖直分运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以初速度为零的匀加速直线运动的公式和特点均可以在此应用。另外,有时候根据具体情况也可以将平抛运动沿其他方向分解。

3、斜抛运动

如果物体抛出时的速度不是沿水平方向,而是斜向上方或斜向下方的(这种情况称为斜抛),它的受力情况是什么样的?加速度又如何?(它的受力情况与平抛完全相同,即在水平方向仍不受力,加速度仍是0;在竖直方向仍只受重力,加速度仍为g)

实际上物体以初速度v沿斜向上或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动,如何表示?与平抛是否相同?(斜抛运动沿水平方向和竖直方向初速度与平抛不同,分别是vx=vcosθ和vy=sinθ)

由于物体运动过程中只受重力,所以水平方向速度vx=vcosθ保持不变,做匀速直线运动;而竖直方向上因受重力作用,有竖直向下的重力加速度J,同时有竖直向上的初速度vy=sinθ,因此做匀减速运动(是竖直上抛运动,当初速度向斜下方,竖直方向的分运动为竖直下抛运动),当速度减小到。时物体上升到最高点,此时物体由于还受到重力,所以仍有一个向下的加速度g,将开始做竖直向下的加速运动。因此,斜抛运动可以看成是水平方向速度为vx=vcosθ的匀速直线运动和竖直方向初速度为vy=sinθ的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动。

斜抛运动分斜上抛和斜下抛(由初速度方向确定)两种,下面以斜上抛运动为例讨论:

斜抛运动的特点是什么?(特点:加速度a=g,方向竖直向下,初速度方向与水平方向成一夹角θ斜向上,θ=90°时为竖直上抛或竖直下抛运动θ=0°时为平抛运动)

常见的处理方法:

第一、将斜上抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动,这样有由此可以得到哪些特点?

由此可得如下特点:a.斜向上运动的时间与斜向下运动的时间相等;b.从轨道最高点将斜抛运动分为前后两段具有对称性,如同一高度上的两点,速度大小相等,速度方向与水平线的夹角相同。

第二、将斜抛运动分解为沿初速度方向的斜向上的匀速直线运动和自由落体运动两个分运动,用矢量合成法则求解。

第三、将沿斜面和垂直斜面方向作为x、y轴,分别分解初速度和加速度后用运动学公式解题。 交流与讨论

对于斜抛运动我们只介绍下船上抛和斜下抛的研究方法,除了平抛、斜上抛、斜下抛外,抛体运动还包括竖直上抛和竖直下抛,请大家根据我们研究前面几种抛体运动的方法来研究一下竖直上抛和竖直下抛。

参考解答:对于这两种运动来说,它们都是直线运动,但这并不影响用运动的合成与分解的方法来研究它们。这个过程我们可以仿照第一节中我们介绍的匀加速运动的分解过程,对竖直上抛运动,设它的初速度为v0,那么它的速度就可以写成v= v0—gt的形式,位移写成x= v0t—g t2/2的形式。那这样我们就可以进行分解了。把速度写成v1= v0,v2=—gt的形式,把位移写成xl= v0t,x2= —g t2/2的形式,这样我们可以看到,竖直上抛运动被分解成了一个竖直向上的匀速直线运动和一个竖直向上的匀减速运动。对于竖

直下抛运动可以采取同样的方法进行处理。 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蓬运动和竖直自由落体运动.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. 说明:

(1)干抛运动是学生接触到的第一个曲线运动,弄清其成固是基础,水平初速度的获得是同题的关键,可归纳众两种;第一、物体被水平加速:水平抛出、水干射出、水平冲击等;第二、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(在不高的范国内g恒定),与抛出的速度无关。

第四节 圆周运动(3课时)

三维教学目标 1、知识与技能

(1)认识匀速圆周运动的概念,理解线速度的概念,知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度;理解角速度和周期的概念,会用它们的公式进行计算;

(2)理解线速度、角速度、周期之间的关系:v=rω=2πr/T; (3)理解匀速圆周运动是变速运动。

2、过程与方法

(1)运用极限法理解线速度的瞬时性.掌握运用圆周运动的特点如何去分析有关问题; (2)体会有了线速度后.为什么还要引入角速度.运用数学知识推导角速度的单位。

3、情感、态度与价值观

(1)通过极限思想和数学知识的应用,体会学科知识间的联系,建立普遍联系的观点; (2)体会应用知识的乐趣.激发学习的兴趣。

教学重点:线速度、角速度、周期的概念及引入的过程,掌握它们之间的联系。 教学难点:理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性。 教学方法:探究、讲授、讨论、练习

教具准备:多媒体教学课件;用细线拴住的小球;实物投影仪。 教学过程:

(一)新课导入

请同学观看两个物体所做的曲线运动,并请注意观察它们的运动特点: 第一个:老师用事先准备好的用细线拴住的小球,演示水平面内的圆周运动;

第二个:课件展示同学们熟悉的手表指针的走动.(它们的轨迹是一个圆)这就是我们今天要研究的圆周运动。

(二)新课教学

行驶中的汽车轮子,公园里的“大转轮”,自行车上的各个转动部分。日常生活和生产实践中做圆周运动的物体可以说是“举不胜举”。同学们所列举的这些做圆周运动物体上的质点,哪些运动得较慢?哪些运动得更快?我们应该如何比较它们运动的快慢呢?下面就请同学们对自行车上的各个转动部分,围绕课

本 “思考与讨论”中提出的问题,前后每四人一组进行讨论。 交流与讨论

开始讨论时,学生之间有激烈的争论,各人考虑的出发点不一样,思考的角度不同。有人认为小齿轮、后轮上各点运动的快慢一样,因为它们是一起转动的;有人认为大齿轮、小齿轮各点运动的快慢一样,因为它们是用链条连在一起转动的,等等。这时需要老师的引导,你衡量快慢的标准是什么?你从哪个角度去进行比较的?

引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量——线速度的学习上来。

1、线速度

我们曾经用速度这个概念来描述物体做直线运动时的快慢,那么我们能否继续用这个概念来描述圆周运动的快慢呢?如果能,该怎样定义?下面就请同学们自主学习课本第45页上有关线速度的内容:给出阅读提纲,学生先归纳,然后师生互动加深学习。阅读提纲: 线速度的物理意义?

线速度的定义(和直线运动中速度定义的比较)? 线速度的定义式? 线速度的瞬时性/

自主阅读,积极思考,然后每四人一组进行讨论、交流,形成共识。线速度的物理意义反映了质点在单位时间内通过的弧长的多少。线速度是利用物体通过的弧长与所用时间的比值来定义的。线速度也是矢量,其运动过程中方向在不断变化着,因此要注意其瞬时性。匀速圆周运动的“匀速”,不是真正的匀速,而是指速度的大小不变??

结论:匀速圆周运动是一种变速运动。

2、角速度

教师出示课件展示手表指针的转动,提出问题:

根据线速度的定义,请你比较手表指针中点和端点线速度的大小?

同一根指针上不同的点,其线速度大小却不一样,而它们是应该有共同点的。因此这就需要我们去思考:描述圆周运动的快慢,除了用线速度外,还有没有其他方法?阅读提纲:

角速度的物理意义? 角速度的定义? 角速度的定义式?

角速度能把同一物体上各点做圆周运动的共同点反映出来。角速度大反映了物体转动的快慢?? 总结:

(1)物理意义:描述质点转过的圆心角的快慢.

(2)定义:在匀速圆周运动中.连接运动质点和圆心的半径转过△θ的角度跟所用时间△t的比值,就是质点运动的角速度. (3)定义式:ω=△θ/△t

3、角速度的单位

每接触一个新的物理量,我们都要关心它的物理单位是什么,那么线建度的单位是米/秒,角速度的单位又是什么呢?下面就请同学们自主学习课本第46页上有关角速度的内容,课件投影出阅读提纲; 怎样度量圆心角的大小?弧度这个单位是如何得到的?在计算时要注童什么? 国际单位制中,角速度的单位是什么?

有人说,匀速圆周运动是线速度不变的运动,也是角速度不变的运动,这两种说法正确吗?为什么? 总结:

(1)圆心角θ的大小可以用弧长和半径的比值来描述,这个比值是没有单位的,为了描述问题的方便,我

们“给”这个比值一个单位,这就是弧度。弧度不是通常煮义上的单位。计算时,不能将弧度带进算式中。 (2)国际单位制中,角速度的单位是弧度/秒(rad/s)。

(3)这一句话是错误的,因为线速度是矢量,其方向在不断变化,匀速圆周运动是线速度大小不变的运动,后一句话是正确的,因为角速度是不变的(如果有学生提出角速度是矢量吗?教师可明确说是矢量,但高中阶段不研究其方向,而不能违背科学说角速度是标量)。

教材中还提到了描述圆周运动快慢的两种方法,它们是什么?单位如何?阅读教材第46页的有关内容,掌握转速和周期的概念。

4、线速度与角速度的关系

线速度和角速度都能描述圆周运动的快慢,它们之间有何关系呢?下面请同学们依据刚学过的线速度和角速度的概念和定义,推导出线速度和角速度的关系v=rω

点评:通过推导,加深对所学知识的理解,掌握知识间的联系.到此,教师还需引导学生进一步思考;以上都能描述圆周运动快慢的线速度、角速度、转速和周期,除了有以上的联系外,还有没有不同的地方?如果学生通过讨论发现周期这一概念更能突显出圆周运动的周期性和重复性,将使学生对圆周运动有进一步的认识。

板书设计:

第四节 圆周运动

1、描述匀速圆周运动的有关物理量

(1)线速度

1.定义:做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值 2.公式:v=△l/△t单位:m/s(s是弧长.非位移) 3.物理意义: (2)角速度

1.定义:做圆周运动的物体的半径扫过的角度与所用时间的比值 2.公式:ω=△θ/△t. 3.单位:rad/s 4.物理意义: (3)转速和周期

2、线速度,角速度、周期间的关系

v=rω=2πr/T ω=2π/T

5.5向心加速度(2课时)

三维教学目标 1、知识与技能

(1)理解速度变化量和向心加速度的概念; (2)知道向心加速度和线速度、角速度的关系式; (3)能够运用向心加速度公式求解有关问题。

2、过程与方法:体会速度变化量的处理特点,体验向心加速度的导出过程,领会推导过程中用到的数

学方法,教师启发、引导,学生自主阅读、思考、讨论、交流学习成果。

3、情感、与价值观:培养学生思维能力和分析问题的能力,培养学生探究问题的热情,乐于学习的品

质。特别是“做一做”的实施,要通过教师的引导让学生体会成功的喜悦。

教学重点:理解匀速圆周运动中加速度的产生原因,掌握向心加速度的确定方法和计算公式。


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