2024-2025学年高中物理 第五章 曲线运动 1 曲线运动（2）教学设计 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第五章曲线运动1曲线运动（2）教学设计新人教版必修2科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第五章曲线运动1曲线运动（2）教学设计新人教版必修2课程基本信息1.课程名称：2024-2025学年高中物理第五章曲线运动1曲线运动（2）

2.教学年级和班级：高一年级（1）班

3.授课时间：周四下午第三节课

4.教学时数：1课时

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亲爱的同学们，大家好！今天我们来继续探索物理世界的奇妙之旅，走进第五章曲线运动的第二个部分——曲线运动（2）。让我们一起揭开曲线运动的神秘面纱，感受物理的奥妙吧！🎉🎈核心素养目标在本节课中，我们将培养同学们的以下核心素养：

1.科学探究能力：通过实验和观察，学会分析曲线运动的特点，提升提出问题、设计实验、收集和分析数据的能力。

2.科学思维：引导学生运用物理规律解释曲线运动现象，培养逻辑推理和抽象思维能力。

3.科学态度与责任：鼓励同学们对物理现象保持好奇心，勇于探索，培养严谨的科学态度和团队合作精神。学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：

同学们在进入本节课之前，已经对基本的运动学知识有所了解，包括直线运动的速度和加速度概念。他们能够应用这些基础概念来分析简单的物理现象。

2.学习兴趣、能力和学习风格：

高中一年级的学生通常对物理学科抱有较高的兴趣，尤其是对于运动这类直观且富有动态变化的物理现象。他们的学习能力较强，能够快速接受新知识。在学习风格上，部分学生可能更倾向于通过实验和直观演示来理解概念，而另一些学生则可能更偏向于通过数学推导和逻辑推理来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习曲线运动时，学生可能会遇到以下困难和挑战：

-理解曲线运动中速度和加速度的方向和大小变化。

-区分曲线运动中的瞬时速度和平均速度。

-应用牛顿第二定律来分析曲线运动中的力。

-将曲线运动的概念与实际生活中的例子相结合，如抛物线运动等。为了帮助学生克服这些困难，教学中将注重直观演示、实验操作和实例分析。教学资源-软硬件资源：多媒体教学平台、投影仪、白板、笔记本电脑

-课程平台：学校内部网络教学平台

-信息化资源：曲线运动相关视频资料、在线互动教学软件

-教学手段：实物模型、教具（如弹射器、小球、斜面）、PPT演示文稿、实验指导手册教学流程1.导入新课（用时5分钟）

-首先回顾上节课的内容，提问学生：“大家还记得直线运动中的速度和加速度吗？”

-展示一段生活中的曲线运动视频，如篮球运动轨迹、汽车转弯等，引导学生观察并讨论这些曲线运动的特点。

-提问：“同学们，你们能从这些视频中发现什么规律？曲线运动和直线运动有什么不同？”

-引出本节课的主题：“今天我们将继续探讨曲线运动，特别是曲线运动中的速度和加速度。”

2.新课讲授（用时15分钟）

-**讲解曲线运动的速度和加速度**

-解释曲线运动中速度和加速度的定义，以及它们在曲线运动中的特点。

-通过PPT展示曲线运动的速度和加速度示意图，帮助学生直观理解。

-用实例分析，如抛物线运动中的速度和加速度变化。

-**曲线运动的合成和分解**

-讲解曲线运动中速度和加速度的合成与分解方法。

-通过动画演示，展示曲线运动中速度和加速度的分解过程。

-进行课堂练习，让学生计算特定曲线运动中的速度和加速度。

-**曲线运动的物理规律**

-介绍牛顿第二定律在曲线运动中的应用。

-通过实例，如抛物线运动，讲解如何应用牛顿第二定律分析曲线运动。

-引导学生思考曲线运动中的受力情况。

3.实践活动（用时10分钟）

-**实验操作**

-分组进行实验，使用弹射器和小球进行曲线运动实验。

-观察小球在不同角度发射时的运动轨迹，记录数据。

-分析实验数据，验证曲线运动中速度和加速度的变化规律。

-**案例分析**

-提供一些生活中的曲线运动案例，如汽车转弯、飞机飞行等。

-让学生分析这些案例中的速度和加速度变化，讨论如何应用物理知识解释这些现象。

-**小组讨论**

-分组讨论曲线运动中的速度和加速度如何影响物体的运动状态。

-学生提出自己的观点，如速度越大，物体越容易偏离预定轨迹。

4.学生小组讨论（用时10分钟）

-**讨论一：曲线运动中的速度和加速度如何影响物体的运动轨迹？**

-学生回答：速度和加速度的方向和大小都会影响物体的运动轨迹，速度越大，轨迹越弯曲。

-**讨论二：如何判断曲线运动中的瞬时速度和平均速度？**

-学生回答：瞬时速度可以通过切线速度来判断，平均速度可以通过总位移除以总时间来计算。

-**讨论三：曲线运动中的受力情况有哪些特点？**

-学生回答：曲线运动中的受力情况通常包括向心力和切向力，向心力使物体保持曲线运动。

5.总结回顾（用时5分钟）

-回顾本节课的主要内容和重点，强调曲线运动中速度和加速度的特点。

-提问：“同学们，今天我们学习了曲线运动中的速度和加速度，你们觉得这些知识在日常生活中有什么应用？”

-引导学生思考并分享自己的见解，如交通安全、体育运动等。

-强调曲线运动在物理学习和生活中的重要性，鼓励学生在课后继续探索和思考。

整个教学流程用时约45分钟，通过导入新课、新课讲授、实践活动、小组讨论和总结回顾等环节，帮助学生深入理解曲线运动的相关知识，培养他们的科学探究能力和科学思维。教学资源拓展1.拓展资源：

-**曲线运动的数学描述**：介绍曲线运动在数学上的描述方法，如参数方程和极坐标方程，以及如何通过这些方程分析曲线运动的几何性质。

-**曲线运动的物理应用**：探讨曲线运动在物理学其他领域的应用，例如在力学、天体物理学和工程学中的重要性。

-**历史背景**：简要介绍曲线运动在物理学史上的发展，特别是牛顿如何通过研究曲线运动提出了万有引力定律。

2.拓展建议：

-**数学拓展**：鼓励学生利用计算机软件（如MATLAB、Python等）来绘制曲线运动的轨迹，并通过数值方法分析速度和加速度的变化。

-**实验探究**：建议学生在实验室进行曲线运动实验，如使用旋转木马模拟圆周运动，通过测量不同点的速度和加速度来验证理论知识。

-**跨学科学习**：引导学生将曲线运动的知识与生物学、地理学等领域相结合，例如研究心脏的泵血运动或地球轨道的形状。

具体拓展学习建议如下：

-**数学拓展**：

-利用MATLAB或Python编写程序，模拟不同曲线运动（如抛物线、圆周运动）的速度和加速度变化。

-通过改变曲线运动的参数，观察对轨迹和速度加速度的影响。

-**实验探究**：

-设计实验，使用旋转木马或圆盘来模拟圆周运动，测量不同位置的线速度和角速度。

-通过实验数据，验证圆周运动中向心加速度的公式\(a_c=\frac{v^2}{r}\)。

-**跨学科学习**：

-研究心脏的泵血运动，将心脏的收缩比作一个泵，分析血液流动的曲线轨迹。

-利用曲线运动的知识解释地球轨道的形状，以及地球围绕太阳的运动轨迹。课后作业为了巩固学生对曲线运动的理解，以下是一些课后作业题目，涵盖曲线运动的基本概念、速度和加速度的计算以及牛顿第二定律的应用。

1.**题目**：一辆汽车以30m/s的速度沿水平面内的抛物线轨迹行驶，汽车通过某一点的切线方向与水平面的夹角为30°。求该点的速度分量和加速度分量。

**答案**：速度分量\(v_x=30\cos(30°)\approx25.98\,\text{m/s}\)，\(v_y=30\sin(30°)=15\,\text{m/s}\)。加速度分量\(a_x=0\,\text{m/s}^2\)，\(a_y=-g\,\text{m/s}^2\)（其中\(g\)为重力加速度，约等于\(9.8\,\text{m/s}^2\)）。

2.**题目**：一个物体在水平面上以初速度\(v_0=10\,\text{m/s}\)沿抛物线轨迹运动，已知物体在\(t=2\,\text{s}\)时的位移为\(x=20\,\text{m}\)，求物体的加速度。

**答案**：由于物体沿抛物线运动，我们可以将其运动分解为水平方向和竖直方向。水平方向没有加速度，所以\(x=v_0t\)。代入已知值，得到\(20=10\times2\)，验证无误。竖直方向上，物体受到重力加速度\(g\)的影响，位移\(y=\frac{1}{2}gt^2\)。代入\(g=9.8\,\text{m/s}^2\)和\(t=2\,\text{s}\)，得到\(y=19.6\,\text{m}\)。由于物体在水平面上运动，竖直方向上的位移即为物体的总位移，所以加速度\(a=g=9.8\,\text{m/s}^2\)。

3.**题目**：一个物体在水平方向上做匀速直线运动，同时在竖直方向上做匀加速直线运动。已知物体在\(t=3\,\text{s}\)时的速度为\(v=20\,\text{m/s}\)，求物体的加速度。

**答案**：由于物体在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做匀加速直线运动，我们可以将速度分解为水平分量和竖直分量。设水平分量\(v_x=20\,\text{m/s}\)，竖直分量\(v_y=at\)。由于题目没有给出竖直方向上的速度，我们无法直接求出加速度。需要更多信息才能解决这个问题。

4.**题目**：一个物体在水平方向上受到一个恒定的力\(F=10\,\text{N}\)，沿力的方向做匀加速直线运动。已知物体在\(t=2\,\text{s}\)时的位移为\(x=20\,\text{m}\)，求物体的加速度。

**答案**：根据牛顿第二定律\(F=ma\)，我们可以求出物体的质量\(m=\frac{F}{a}=\frac{10\,\text{N}}{a}\)。由于物体在水平方向上做匀加速直线运动，我们可以使用公式\(x=\frac{1}{2}at^2\)来求加速度。代入已知值\(x=20\,\text{m}\)和\(t=2\,\text{s}\)，得到\(20=\frac{1}{2}a\times2^2\)，解得\(a=10\,\text{m/s}^2\)。

5.**题目**：一个物体在水平面上做圆周运动，半径\(r=0.5\,\text{m}\)，角速度\(\omega=2\,\text{rad/s}\)。求物体在圆周运动中的向心加速度和线速度。

**答案**：向心加速度\(a_c=\omega^2r=2^2\times0.5=2\,\text{m/s}^2\)。线速度\(v=\omegar=2\times0.5=1\,\text{m/s}\)。板书设计1.重点知识点

①曲线运动的定义：物体运动轨迹为曲线的运动。

②曲线运动的速度和加速度：速度是矢量，有大小和方向；加速度也是矢量，表示速度变化率。

③曲线运动中的受力分析：曲线运动中物体所受的合力不为零，且力的方向与速度方向不共线。

2.关键词

①合力：指作用在物体上的所有力的矢量和。

②向心力：使物体做圆周运动的力，方向始终指向圆心。

③瞬时速度：物体在某一瞬间的速度，大小和方向是变化的。

④平均速度：物体在一段时间内的位移与时间的比值。

3.重要句子

①曲线运动的速度方向是切线方向，加速度方向是曲线运动的法线方向。

②向心力的大小与物体的质量、速度的平方和圆周运动的半径有关。

③曲线运动中的加速度是变化的，因此物体做曲线运动时，速度和加速度都是变化的。教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度：观察学生在课堂上的提问、回答问题和参与讨论的情况，评估他们的积极性和主动性。

-学生对曲线运动概念的理解：通过提问和回答，检查学生对曲线运动基本概念的理解程度，如速度、加速度、合力等。

-学生在实验操作中的表现：在实验环节，评估学生的实验操作技能，如测量数据、记录结果和分析数据的能力。

2.小组讨论成果展示：

-学生合作交流能力：观察学生在小组讨论中的沟通和协作情况，评估他们的团队协作能力。

-学生对曲线运动现象的分析：通过小组讨论的结果展示，评估学生对曲线运动现象的分析能力，如对实验数据的解读和应用物理知识解释现象。

-学生对曲线运动规律的总结：检查学生是否能从小组讨论中总结出曲线运动的规律，如速度和加速度的变化规律。

3.随堂测试：

-学生对曲线运动知识的掌握程度：通过随堂测试，评估学生对曲线运动相关知识的掌握情况，包括定义、速度、加速度和受力分析等。

-学生解决问题的能力：测试中包含一些应用曲线运动知识解决实际问题的题目，评估学生的应用能力。

-学生对曲线运动概念的灵活运用：通过测试中的开放性问题，评估学生能否将曲线运动的知识灵活运用到新的情境中。

4.学生自评与互评：

-学生自我反思：鼓励学生在课后进行自我反思，评估自己在课堂上的表