《物理（医药卫生类）》教案 高职 3.1曲线运动的描述

3.1曲线运动的描述医药卫生类教学目标：知道曲线运动中速度的方向，了解物体做曲线运动的条件。能解释生活中的曲线运动现象；通过对物体做曲线运动条件的了解，知道物体所受合力的方向与它的速度方向之间的关系是决定物体做曲线运动与直线运动的条件，以此发展运动与力相互作用观念。（物理观念与应用）在已学习了直线运动的基础上，从观察生活中的曲线运动和实验现象入手，通过实验观察曲线运动的速度方向，并通过实验归纳得出物体做曲线运动的条件，这是基于实验事实证据和科学推理得出结论的过程，可以培养学生的科学论证、科学推理能力。（科学思维与创新）通过活动观察钢球的运动轨迹，探究物体做曲线运动的条件，这个过程中培养学生的观察能力及动手操作能力。提升实践意识、操作技能。能根据实验归纳总结曲线运动轨迹弯曲情况与受力之间的大致关系。（科学探究与实践）通过实验操作、推理学习曲线运动的条件、思考其对生活的影响力，使学生形成严谨认真、实事求是的科学态度。（科学态度与责任）教学重点：1.通过实验观察，引导学生理解曲线运动速度方向。2.通过实验观察，引导学生掌握曲线运动的条件。教学难点：在探究物体做曲线运动条件的实验过程中，通过建构力与运动的相互作用，增强对物理问题分析中的科学推理能力。教学方法：讲授法、实验探究法、讨论法教学准备：实验器材：弧形轨道、直线轨道、钢球、墨水、白纸、磁铁等多媒体材料：课程PPT（内含情景视频与图片等）课程导入2022年中国科学技术大学教授袁军华、张榕京课题组使用细菌三维追踪技术与鞭毛丝动态荧光观察技术，观察它的运动轨迹和动态行为，发现了铜绿假单胞菌的新游动模式——wrap模式。运动轨迹展示如图所示：观察铜绿假单胞菌运动轨迹，以及自然界中狮虎的跳跃动作轨迹和青蛙的弹跳动作轨迹，说明他们的运动轨迹有那些共同特点？2.曲线运动的定义：轨迹是曲线的运动叫曲线运动。从现在开始，我们从分析一般的曲线运动的特点到特殊的曲线运动（抛体运动、圆周运动），体会研究曲线运动的思路和方法。二、新课讲解曲线运动物体速度方向情景引入：在直线运动中，物体运动的速度方向就是运动方向，那么曲线运动中物体在某一点的速度方向如何？曲线运动的速度方向就是本节要探究的问题。如图所示，观察小球做直线运动速度方向指向（速度方向即为运动方向，与运动轨迹一致，速度方向一直向右）物体做曲线运动时，由于运动轨迹是曲线运动方向在时刻变化，在某点的运动方向就是该时刻的速度方向，那么该点多速度方向与曲线轨迹有什么关系呢？问题1：什么是切线？如图所示，通过直线与圆的关系，回顾初中的切线概念。把割线不断的向下平移动到与圆只有一个交点的时候，割线就变成了切线了，如果继续平移动，就会变成相离。我们同样也可以参照圆的从割线到切线的一般方法得到曲线的切线。如图所示，过曲线上的A、B两点作直线，这条直线叫做曲线的割线。设想B点逐渐向A点移动，这条割线的位置也就不断变化。当B点逐渐接近A点时，这条割线就是A点的切线。问题2：曲线运动中某段时间的平均速度方向若质点在一段时间内从B点运动到A点，如图所示。由平均速度公式v=∆x∆t，可求出平均速度；位移方向是从B到A，则质点的平均速度的方向由B指向A问题3：曲线运动中物体在某点处的瞬时速度当B点沿曲线逐渐接近A点时，B点到A点的平均速度等于瞬时速度，速度的方向将逐渐接近A点的切线方向。结论1：做曲线运动的物体,其速度方向是时刻改变的,物体在某一点的瞬时速度的方向是该点的切线方向.下面通过实验观察曲线运动中某点的瞬时速度方向【实验】观察曲线轨道中钢球的运动方向学生观察记录钢球从不同的轨道上滑出时，白纸上呈现的运动痕迹。做曲线的物体脱离曲线轨道后在曲线轨道的切线方向上做直线运动，所以墨迹所在的直线为轨道所在曲线点的切线。知识检验：请同学们画出以下运动动物某时刻的速度方向。问题4：曲线运动中物体有加速度吗？速度是矢量，有大小有方向，做曲线运动的物体，其速度方向时刻改变，故曲线运动是变速运动。只要速度改变（包括速度大小或方向变化），即∆v≠结论2：曲线运动是变速运动，一定具有加速度，根据牛顿第二定律，合外力不为零。2、物体做曲线运动的条件问题1：物体受什么样的力才会做曲线运动？【实验】探究物体做曲线运动的条件.一个在水平面上做直线运动的钢球，从旁边给它一个力，例如在钢球运动路线的旁边放一块磁铁，观察钢球的运动轨迹。问题2：在没有放磁铁的时候，小球从这个斜面上滚下来，做什么运动呢？小球将会做匀减速直线运动，由于有摩擦阻力存在小球最终会停下来。问题3：在小球做直线运动轨迹旁放一个磁铁，小球运动轨迹会怎么样呢？磁铁对钢球会有吸引力的作用，所以这个球会被吸引过来，不断靠近磁铁，小球做曲线运动。问题4：观察钢球受到的吸引力方向和速度的方向相同吗？是否在一条直线上？吸引力的方向与速度的方向有夹角，即不在同一条直线上，小球做曲线运动。结论：当物体所受合外力方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动。根据牛顿第二定律F=ma，物体的加速度方向与物体所受合外力方向是一致的，因此也可以表述为当物体加速度方向与速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。课堂巩固：请同学们标出球体在重力作用下，在以下三个位置的速度方向和受力方向。做曲线运动物体的运动轨迹、速度方向与其所受合外力方向三者关系如何？物体运动轨迹夹在速度方向和合外力方向之间，做曲线运动的物体所受合外力指向运动轨迹的凹侧（内侧）。三、课堂小结知识梳理：1、物体做曲线运动的速度方向做曲线运动的物体是变速运动,其速度方向是时刻改变的,物体在某一点的瞬时速度的方向是该点的切线方向.2、物体做曲线运动的条件当物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动.重点强调：判断物体做直线运动还是曲线运动的关键是物体所受合外力方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。四、课堂练习及作业布置课堂练习：1.如图所示的陀螺是较早的娱乐工具,也是我们很多人小时候喜欢玩的玩具。从上往下看(俯视),若陀螺立在某一点顺时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺上,则被甩出的墨水径迹可能是()答案：D如图所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹(铅球视为质点)．A、B、C为曲线上的三点，关于铅球在B点的速度方向，说法正确的是()A．为AB的方向B．为BC的方向C．为BD的方向D．为BE的方向答案：B在足球场上罚任意球时,运动员踢出的“香蕉球”,在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门,守门员“望球莫及”,其轨迹如图所示。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向,下列说法正确的是()A.合力方向与速度方向在同一条直线上B.合力方向沿轨迹切线方向,速度方向指向轨迹内侧C.合力方向指向轨迹内侧,速度方向沿轨迹切线方向D.合力方向指向轨迹外侧,速度方向沿轨迹切线方向答案：C4.思考与讨论2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗预定区域，这是世界首次月球背面采样返回任务，标志着我国探月工程取得了重大成果。如图所示，返回舱在降至距地面高度到达一定距离时,自动打开降落伞,降落伞立即对返回舱产生一个阻力