(全国百强校)天津南开中学苏版高中物理二第五章曲线运动教材分析

南开中学孙铎声曲线运动教材分析一．新课标要求二、新大纲的特点没有过分强调概念的严密性。而是强调理解和运用。全部内容可用几个关健词概括，（会用、会描述、能用、关注、注意和知道）。比较旧纲内容多出许多，如关注抛体运动（平抛、斜抛、上抛、下抛，对弹道曲线也有研究，估测自行车拐弯时受到的向心力）强调体验、探究、解决实际问题。四个版本的特点人教版：曲线运动共8节北京版：分二章，抛体运动和圆周运动沪教版：分二章，抛体运动和圆周运动山东版：分二章，抛体运动和圆周运动人北特点：强调曲线运动的条件，然后平抛、斜抛和弹道曲线。沪山特点：直接从抛体开始，重研究方法。共同特点：圆周运动及应用篇幅很长。三教学建议（人教版-曲线运动）章节内容课时安排的建议1曲线运动12运动的合成与分解23探究平抛运动规律14抛体运动规律25圆周运动16向心力加速度17向心力18生活中的圆周运动3复习测试2（约四周内完成）逐个单元分析（共五个单元）第一单元：第一、第二节1曲线运动（一）曲线运动速度的方向

1.曲线运动：运动轨迹是曲线的运动.2.做曲线运动的物体，不同时刻的速度具有不同的方向.3.曲线运动中，质点在某一点的速度的方向，沿曲线在这一点的切线方向.4.曲线运动是变速运动。（二）物体做曲线运动的条件

1.做曲线运动的条件当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动.2.对做曲线运动的条件的理解曲线运动是变速运动，凡物体做变速运动必有加速度，而加速度是由于力的作用产生的，因而，做曲线运动的物体在任何时刻所受合外力皆不为零，不受力的物体不可能做曲线运动.当物体受到的合外力的方向与运动方向在一条直线上时，运动方向（速度方向）只能沿该直线（或正或反），其运动依然是直线运动.当物体受到合外力的方向跟物体的速度方向不在一条直线上，而是成一定角度时，合外力产生的加速度方向跟速度方向也成一定角度.一般情况下，这时的加速度不仅反映了速度大小的变化，还包含了速度方向的改变.4.匀变速运动与非匀变速运动的区别（1）匀变速运动：加速度为定值（大小、方向均不变），可以是直线运动，也可以是曲线运动，故物体受合外力是恒力，必做匀变速运动.（2）非匀变速运动：加速度是改变的（大小改变或方向改变，或大小、方向均改变），可以是直线运动，也可以是曲线运动，如物体所受合外力是变力，它做非匀变速运动.1教学建议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.知道物体做曲线运动的条件是所受合外力的方向与它的速度方向不在同一条直线上.3.学习实验观察和理论分析相结合的方法.●规律总结1.曲线运动的方向曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是曲线在这一点的切线方向.2.曲线运动的特点（1）轨迹是曲线，速度的方向时刻在改变，是变速运动.（2）曲线运动的质点一定具有加速度，它受到的合外力一定不等于零.3.曲线运动的条件（1）从运动学角度看：质点加速度的方向与速度的方向不在同一条直线上时（其夹角是锐角、直角或者钝角），质点就做曲线运动.（2）从动力学的角度看：质点所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上，质点就做曲线运动.4.物体做曲线运动的原因2.（第二单元）运动的合成与分解（一）在直角坐标系中研究蜡块的运动1.建立直角坐标系2.蜡块的位置3.蜡块的运动轨迹

（二）运动的合成与分解

（分6个层次进行）1.合运动与分运动合运动就是物体的实际运动.一个运动又可以看作物体同时参与了几个运动，这几个运动就是物体实际运动的分运动，物体的实际运动（合运动）的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分运动的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度.

2.运动的合成与分解

包括位移、速度、加速度的合成与分解，它们与力的合成与分解一样都遵守平行四边形定则：由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成，则已知合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解.研究运动的合成和分解，目的在于把一些复杂的运动简化为比较简单的直线运动，这样就可应用已经掌握的有关直线运动的规律，来确定一些复杂的曲线运动.

3.合运动和分运动的关系

（1）等时性：合运动与分运动经历的时间相等.例如，小船过河时，一方面小船随水流向下游运动；另一方面，小船相对水向对岸划行.当小船在下游某处到达对岸时，这两个分运动也同时结束.（2）独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他分运动的影响.例如，小船过河时，如果水流速度变大，只影响小船向下游的分运动，不影响小船的过河时间，即不影响向对岸划行的速度.（3）等效性：各分运动的规律叠加起来与合运动规律有完全相同的效果.

4.运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量，即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们都是矢量，所以都遵循平行四边形定则.★运动合成与分解不但要遵守平行四边形法则，还要遵守几何限制。5.互成角度的两个分运动的合运动的几种可能情况（1）两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动.（2）一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动.（3）两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动.合运动的方向，即两个加速度合成的方向.（4）两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动.当两个分运动的初速度的合速度方向，与两分运动的合加速度方向在同一直线上时，合运动为匀变速直线运动，否则，是匀变速曲线运动.6.运动的分解是运动合成的逆过程

分解原则：根据运动的实际效果分解或正交分解.（建议讲拉船模型，旋转和收绳效果）

2.运动的合成与分解[教学建议]1.在一个具体问题中知道什么是合运动，什么是分运动.知道合运动和分运动是同时发生的，并且互不影响.2.知道什么是运动的合成，什么是运动的分解.理解运动的合成与分解遵循平行四边形定则.3.会用作图法和直角三角形知识解有关位移、速度的合成与分解问题.4.培养对实验的观察能力和理论联系实际的能力.

●规律总结

合运动、分运动、运动的合成与分解1.合运动与分运动2.运动的合成与分解3.运动合成、分解的具体内容：加速度、速度、位移的合成与分解.4.合运动与分运动的关系（第三单元）

3.探究平抛运动的规律［教材分析]（一）平抛运动1.抛体运动：以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的运动.2.可以看出，要做抛体运动需具备两个条件：①具有一定初速度（v≠0）;②仅受重力.（二）竖直方向的运动规律平抛物体在竖直方向上初速度为零，仅受重力，因此，竖直方向上分运动是自由落体运动.（三）水平方向的运动规律1.平抛物体在水平方向上不受外力，因此，水平方向速度不变，即水平方向的分运动是匀速直线运动.2.用实验探究平抛物体在水平方向规律的思路：要探究平抛运动的物体在水平方向运动的特点，需要测量几段相等的时间间隔内物体在水平方向上的位移，看看这些位移是否相等.因此，实验对我们提出了下面的要求.（1）设法通过实验得到平抛运动的轨迹.（2）在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置.（3）测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点.3.用实验方法画出平抛运动的轨迹利用实验室的斜面小槽等器材装配图所示的装置.钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动.每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的.设法用铅笔描出小球经过的位置.通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑的曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹.4.处理实验数据的方法3.探究平抛运动的规律[教学建议]1.知道什么是抛体运动及做抛体运动的条件.2.知道什么是平抛运动及平抛运动的特点、条件.3.学会用实验的方法研究平抛运动的规律，知道平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，水平分运动是匀速直线运动.4.培养理论和实践相联系的科学思想.●规律总结探究平抛运动的方法:1.根据已有的力学理论猜测两个互相垂直的分运动的性质.2.设置与分运动等效的条件进行对比实验:①与平抛运动的物体同时自由下落的物体;②与平抛运动的初速度相同的匀速直线运动.3.描绘平抛运动的轨迹,建立水平、竖直的直角坐标系,通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系,获得各分运动的确切情况.第四节抛体运动的规律［教材分析］（一）抛体的位置1.初速度为v的平抛物体运动的位置随时间变化的规律（1）水平方向是匀速直线运动，水平坐标随时间变化的规律是：x=vt （2）竖直方向是自由落体运动，竖直方向的坐标随时间变化的规律是：y=gt2

轨道方程：3.斜抛运动（1）斜向上或斜向下抛出的物体只在重力（不考虑空气阻力）作用下的运动叫做斜抛运动.（2）斜抛运动的特点：水平方向速度不变，竖直方向仅受重力，加速度为g.（3）斜抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动.（4）斜抛运动的轨迹方程：（二）抛体的速度1.抛体的速度因为平抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动，由运动的合成与分解知识可知，要想求抛体在某一时刻的速度的大小和方向，可以通过两个分运动在这一时刻的速度来求得.2.对平抛运动几个物理量的讨论：（1）平抛运动在空中运动的时间（2）它的水平位移大小（3）落地瞬时速度的大小（4）落地瞬时速度与水平方向夹角tanθ=gt/v0，h越大，在空中运动时间就越长，θ越大.（5）落地速度与水平方向夹角θ与位移方向和水平方向夹角α是不相等的，注意不要混淆.3.平抛物体运动中的速度变化水平方向分速度保持vx=v0，竖直方向加速度恒为g，速度vy=gt.从抛出点起，每隔Δt时间的速度的矢量关系如图所示.这一矢量关系有两个特点：（1）任意时刻的速度，水平分量均等于初速度v0;（2）任意相等时间间隔Δt内的速度改变量均竖直向下，且Δv=Δvy=g·Δt.教学建议1.理解平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动，运动轨迹是抛物线.2.知道斜抛运动也可以看作水平匀速直线运动和竖直上抛（或下抛）运动的合运动.3.掌握平抛运动的规律，会运用平抛运动的规律解答有关问题.4.进一步体会运动的合成与分解的思想.

第四单元5.圆周运动［教材分析］（一）线速度（分6个层次进行)1.定义：等于做圆周运动的物体通过的弧长Δl与所需时间Δt的比值2.公式：3.意义：描述做圆周运动的物体的运动快慢.4.方向：物体在某一时刻或某一位置的线速度方向就是圆弧上该点的切线方向.5.瞬时线速度在公式中，如果所取时间间隔Δt很小很小，这样得到的就是瞬时线速度，此时，Δl也就是物体在Δt内的位移.因此，瞬时线速度就是直线运动中的瞬时速度.6.匀速圆周运动（1）定义：物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动.（2）因为线速度大小不变，故弧长与对应时间的比值不变，在数值上反映了瞬时速度的大小.匀速圆周运动的线速度就是它的瞬时速度.（3）匀速圆周运动是变速运动，故有加速度.所以做匀速圆周运动的物体受的合外力肯定不等于零.教学建议［学习目标］1.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，会用线速度大小的公式进行计算.2.理解角速度的概念，会用公式ω进行计算.3.知道周期的概念.4.理解线速度、角速度和周期的关系：v=rω5.培养学生学会用比较的观点、联系的观点分析问题.

教学建议1.匀速圆周运动的定义2.描写匀速圆周运动的物理量线速度、角速度、周期、转速3.描写匀速圆周运动的各物理量之间的关系物理量6.向心加速度［教材分析］（一）圆周运动需要向心力和向心加速度1.圆周运动是变速运动.物体做圆周运动时，由于运动方向在不断地改变，所以是变速曲线运动2.圆周运动需要向心力和向心加速度.因为是变速运动，就必然存在加速度.因此物体受合外力必不为零.（二）速度变化量1.速度变化量是指运动的物体在一段时间内的末速度与初速度之差.2.速度变化量是矢量.因为速度是矢量，有大小，有方向，故末速度与初速度之差也有大小和方向.3.用矢量图表示速度变化量（1）作法：从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度矢量v1和v2，从初速度矢量v1的末端作一个矢量Δv至末速度矢量v2的末端，所作的矢量Δv就等于速度的变化量.在直线运动和曲线运动中的画法。（三）向心加速度（思路）以图解为主线（速度矢量图）说明物理意义公式的几种表达式教学建议［学习目标］1.理解什么是速度变化量，知道如何用矢量图表示速度的变化量.2.理解向心加速度的推导，知道做匀速圆周运动的物体的加速度指向圆心.3.理解公式的确切含义，并能用来进行计算.4.学习用矢量方法、极限方法来分析问题，领会这一科学的方法.7.向心力［教材分析］(分5个层次进行）（一）向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体受到指向圆心的合外力作用，这个合外力叫做向心力.2.方向：向心力的方向时刻指向圆心.做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合外力.3.公式根据牛顿第二定律F合=ma，把向心加速度的公式代入可得：Fn=man=m=mrω2=mr=m4π2f2r=mvω4.向心力的作用效果向心力总是指向圆心，而线速度是沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直.所以向心力的作用效果只是改变物体速度的方向，而不改变速度的大小.5.向心力的来源：向心力是从力的作用效果命名的.凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力.它可以是重力、弹力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力.当物体做匀速圆周运动时，合外力就是向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力就是向心力.（二）变速圆周运动和一般曲线运动1.变速圆周运动中的向心力：（1）做变速圆周运动的物体，其速度大小发生变化，则向心加速度和向心力都会相应地发生变化.（2）向心力和向心加速度的瞬时性在向心力和向心加速度的公式中，F、a、v、ω分别指做匀速圆周运动物体某一时刻或通过某位置时的向心力的大小、向心加速度大小及线速度和角速度大小.公式中r则为圆半径.3.处理一般曲线运动的方法：教学建议1.知道什么是向心力，理解它是一种效果力.2.理解公式Fn=m和Fn=mrω2的确切含义，并能用来进行计算.3.知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，知道合外力的作用效果.4.培养理论联系实际的能力和动手实践的能力.4.解决圆周运动问题的方法步骤(1)明确研究对象并对其受力分析.(2)明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置,进一步求出物体所受的合力或向心力.(3)由牛顿第二定律和圆周运动的运动学公式列方程.(4)求解或分析讨论.关于匀速圆周运动条件的分析方法(1)分析匀速圆周运动的各运动学量的特点及变化情况.(2)根据牛顿第二定律分析不同方向的力的作用效果.(3)将初始条件(物体运动速度)和受力情况相结合概括出物体做匀速圆周运动的条件.第五单元8.生活中的圆周运动（一）铁路的弯道（二）拱形桥（凹凸两种情况）（三）航天器中的失重现象（四）离心运动（五）圆锥摆（六）过山车教学建议1.知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力.会在具体问题中分析向心力的来源.2.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动.会求变速圆周运动中物体在特殊点（该处物体所受合外力全部提供向分力，无切向分力）的向心力和向心加速度.3.知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件.4.能结合课本所分析的实际问题，知道离心运动的应用和防止.5.培养理论联系实际的科学作风.

●规律总结关于圆周运动规律的应用举例1.火车拐弯处外轨高于内轨;高速公路或盘山公路的急转弯处路面的外侧高于内侧.2.过山车在圆轨道的最高点处游客掉不下来.3.离心装置:离心式水泵、离心干燥器、离心沉淀装置.4.天体运动中失重现象的解释与解决.对向心运动和离心运动的理解:1.外界对物体提供的向心力大于物体做圆周运动所需的向心力,即Fn＞时,物体做靠近圆心的运动.2.外界对物体提供的向心力小于物体做圆周运动所需要的向心力时,即Fn＜时,称为向心力不足,物体做远离圆心的运动.3.无论是向心运动,还是离心运动,都不是匀速圆周运动,这种运动过程“向心力”要做功,导致物体速度发生变化.利用圆周运动知识解决实际问题的方法:1.将实际问题抽象成圆周运动.2.弄清圆周运动的轨迹及圆心、半径.3.应