(全國百強校)天津南開中學蘇版高中物理二第五章曲線運動教材分析

南開中學孫鐸聲曲線運動教材分析一．新課標要求二、新大綱的特點沒有過分強調(diào)概念的嚴密性。而是強調(diào)理解和運用。全部內(nèi)容可用幾個關(guān)健詞概括，（會用、會描述、能用、關(guān)注、注意和知道）。比較舊綱內(nèi)容多出許多，如關(guān)注拋體運動（平拋、斜拋、上拋、下拋，對彈道曲線也有研究，估測自行車拐彎時受到的向心力）強調(diào)體驗、探究、解決實際問題。四個版本的特點人教版：曲線運動共8節(jié)北京版：分二章，拋體運動和圓周運動滬教版：分二章，拋體運動和圓周運動山東版：分二章，拋體運動和圓周運動人北特點：強調(diào)曲線運動的條件，然后平拋、斜拋和彈道曲線。滬山特點：直接從拋體開始，重研究方法。共同特點：圓周運動及應用篇幅很長。三教學建議（人教版-曲線運動）章節(jié)內(nèi)容課時安排的建議1曲線運動12運動的合成與分解23探究平拋運動規(guī)律14拋體運動規(guī)律25圓周運動16向心力加速度17向心力18生活中的圓周運動3復習測試2（約四周內(nèi)完成）逐個單元分析（共五個單元）第一單元：第一、第二節(jié)1曲線運動（一）曲線運動速度的方向

1.曲線運動：運動軌跡是曲線的運動.2.做曲線運動的物體，不同時刻的速度具有不同的方向.3.曲線運動中，質(zhì)點在某一點的速度的方向，沿曲線在這一點的切線方向.4.曲線運動是變速運動。（二）物體做曲線運動的條件

1.做曲線運動的條件當物體所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動.2.對做曲線運動的條件的理解曲線運動是變速運動，凡物體做變速運動必有加速度，而加速度是由于力的作用產(chǎn)生的，因而，做曲線運動的物體在任何時刻所受合外力皆不為零，不受力的物體不可能做曲線運動.當物體受到的合外力的方向與運動方向在一條直線上時，運動方向（速度方向）只能沿該直線（或正或反），其運動依然是直線運動.當物體受到合外力的方向跟物體的速度方向不在一條直線上，而是成一定角度時，合外力產(chǎn)生的加速度方向跟速度方向也成一定角度.一般情況下，這時的加速度不僅反映了速度大小的變化，還包含了速度方向的改變.4.勻變速運動與非勻變速運動的區(qū)別（1）勻變速運動：加速度為定值（大小、方向均不變），可以是直線運動，也可以是曲線運動，故物體受合外力是恒力，必做勻變速運動.（2）非勻變速運動：加速度是改變的（大小改變或方向改變，或大小、方向均改變），可以是直線運動，也可以是曲線運動，如物體所受合外力是變力，它做非勻變速運動.1教學建議1.知道曲線運動中速度的方向，理解曲線運動是一種變速運動.2.知道物體做曲線運動的條件是所受合外力的方向與它的速度方向不在同一條直線上.3.學習實驗觀察和理論分析相結(jié)合的方法.●規(guī)律總結(jié)1.曲線運動的方向曲線運動中速度的方向是時刻改變的，質(zhì)點在某一點（或某一時刻）的速度方向是曲線在這一點的切線方向.2.曲線運動的特點（1）軌跡是曲線，速度的方向時刻在改變，是變速運動.（2）曲線運動的質(zhì)點一定具有加速度，它受到的合外力一定不等于零.3.曲線運動的條件（1）從運動學角度看：質(zhì)點加速度的方向與速度的方向不在同一條直線上時（其夾角是銳角、直角或者鈍角），質(zhì)點就做曲線運動.（2）從動力學的角度看：質(zhì)點所受合外力的方向與速度方向不在一條直線上，質(zhì)點就做曲線運動.4.物體做曲線運動的原因2.（第二單元）運動的合成與分解（一）在直角坐標系中研究蠟塊的運動1.建立直角坐標系2.蠟塊的位置3.蠟塊的運動軌跡

（二）運動的合成與分解

（分6個層次進行）1.合運動與分運動合運動就是物體的實際運動.一個運動又可以看作物體同時參與了幾個運動，這幾個運動就是物體實際運動的分運動，物體的實際運動（合運動）的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分運動的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度.

2.運動的合成與分解

包括位移、速度、加速度的合成與分解，它們與力的合成與分解一樣都遵守平行四邊形定則：由已知的分運動求跟它們等效的合運動叫做運動的合成，則已知合運動求跟它等效的分運動叫做運動的分解.研究運動的合成和分解，目的在于把一些復雜的運動簡化為比較簡單的直線運動，這樣就可應用已經(jīng)掌握的有關(guān)直線運動的規(guī)律，來確定一些復雜的曲線運動.

3.合運動和分運動的關(guān)系

（1）等時性：合運動與分運動經(jīng)歷的時間相等.例如，小船過河時，一方面小船隨水流向下游運動；另一方面，小船相對水向?qū)Π秳澬?當小船在下游某處到達對岸時，這兩個分運動也同時結(jié)束.（2）獨立性：一個物體同時參與幾個分運動，各分運動獨立進行，不受其他分運動的影響.例如，小船過河時，如果水流速度變大，只影響小船向下游的分運動，不影響小船的過河時間，即不影響向?qū)Π秳澬械乃俣?（3）等效性：各分運動的規(guī)律疊加起來與合運動規(guī)律有完全相同的效果.

4.運動的合成與分解的運算法則運動的合成與分解是指描述運動的各物理量，即位移、速度、加速度的合成與分解，由于它們都是矢量，所以都遵循平行四邊形定則.★運動合成與分解不但要遵守平行四邊形法則，還要遵守幾何限制。5.互成角度的兩個分運動的合運動的幾種可能情況（1）兩個勻速直線運動的合運動仍然是勻速直線運動.（2）一個勻速直線運動與一個勻變速直線運動的合運動一定是曲線運動.（3）兩個初速度為零的勻加速直線運動的合運動一定是勻加速直線運動.合運動的方向，即兩個加速度合成的方向.（4）兩個初速度不為零的勻變速直線運動的合運動可能是勻變速直線運動，也可能是勻變速曲線運動.當兩個分運動的初速度的合速度方向，與兩分運動的合加速度方向在同一直線上時，合運動為勻變速直線運動，否則，是勻變速曲線運動.6.運動的分解是運動合成的逆過程

分解原則：根據(jù)運動的實際效果分解或正交分解.（建議講拉船模型，旋轉(zhuǎn)和收繩效果）

2.運動的合成與分解[教學建議]1.在一個具體問題中知道什么是合運動，什么是分運動.知道合運動和分運動是同時發(fā)生的，并且互不影響.2.知道什么是運動的合成，什么是運動的分解.理解運動的合成與分解遵循平行四邊形定則.3.會用作圖法和直角三角形知識解有關(guān)位移、速度的合成與分解問題.4.培養(yǎng)對實驗的觀察能力和理論聯(lián)系實際的能力.

●規(guī)律總結(jié)

合運動、分運動、運動的合成與分解1.合運動與分運動2.運動的合成與分解3.運動合成、分解的具體內(nèi)容：加速度、速度、位移的合成與分解.4.合運動與分運動的關(guān)系（第三單元）

3.探究平拋運動的規(guī)律［教材分析]（一）平拋運動1.拋體運動：以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運動.2.可以看出，要做拋體運動需具備兩個條件：①具有一定初速度（v≠0）;②僅受重力.（二）豎直方向的運動規(guī)律平拋物體在豎直方向上初速度為零，僅受重力，因此，豎直方向上分運動是自由落體運動.（三）水平方向的運動規(guī)律1.平拋物體在水平方向上不受外力，因此，水平方向速度不變，即水平方向的分運動是勻速直線運動.2.用實驗探究平拋物體在水平方向規(guī)律的思路：要探究平拋運動的物體在水平方向運動的特點，需要測量幾段相等的時間間隔內(nèi)物體在水平方向上的位移，看看這些位移是否相等.因此，實驗對我們提出了下面的要求.（1）設(shè)法通過實驗得到平拋運動的軌跡.（2）在平拋運動的軌跡上找到每隔相等時間物體所到達的位置.（3）測量兩相鄰位置間的水平位移，分析這些位移的特點.3.用實驗方法畫出平拋運動的軌跡利用實驗室的斜面小槽等器材裝配圖所示的裝置.鋼球從斜槽上滾下，沖過水平槽飛出后做平拋運動.每次都使鋼球在斜槽上同一位置滾下，鋼球在空中做平拋運動的軌跡就是一定的.設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置.通過多次實驗，在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置，用平滑的曲線連起來就得到鋼球做平拋運動的軌跡.4.處理實驗數(shù)據(jù)的方法3.探究平拋運動的規(guī)律[教學建議]1.知道什么是拋體運動及做拋體運動的條件.2.知道什么是平拋運動及平拋運動的特點、條件.3.學會用實驗的方法研究平拋運動的規(guī)律，知道平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，水平分運動是勻速直線運動.4.培養(yǎng)理論和實踐相聯(lián)系的科學思想.●規(guī)律總結(jié)探究平拋運動的方法:1.根據(jù)已有的力學理論猜測兩個互相垂直的分運動的性質(zhì).2.設(shè)置與分運動等效的條件進行對比實驗:①與平拋運動的物體同時自由下落的物體;②與平拋運動的初速度相同的勻速直線運動.3.描繪平拋運動的軌跡,建立水平、豎直的直角坐標系,通過研究水平和豎直兩個方向的位移時間關(guān)系,獲得各分運動的確切情況.第四節(jié)拋體運動的規(guī)律［教材分析］（一）拋體的位置1.初速度為v的平拋物體運動的位置隨時間變化的規(guī)律（1）水平方向是勻速直線運動，水平坐標隨時間變化的規(guī)律是：x=vt （2）豎直方向是自由落體運動，豎直方向的坐標隨時間變化的規(guī)律是：y=gt2

軌道方程：3.斜拋運動（1）斜向上或斜向下拋出的物體只在重力（不考慮空氣阻力）作用下的運動叫做斜拋運動.（2）斜拋運動的特點：水平方向速度不變，豎直方向僅受重力，加速度為g.（3）斜拋運動可以看成是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的豎直上拋或豎直下拋運動的合運動.（4）斜拋運動的軌跡方程：（二）拋體的速度1.拋體的速度因為平拋運動可以看成是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動，由運動的合成與分解知識可知，要想求拋體在某一時刻的速度的大小和方向，可以通過兩個分運動在這一時刻的速度來求得.2.對平拋運動幾個物理量的討論：（1）平拋運動在空中運動的時間（2）它的水平位移大小（3）落地瞬時速度的大小（4）落地瞬時速度與水平方向夾角tanθ=gt/v0，h越大，在空中運動時間就越長，θ越大.（5）落地速度與水平方向夾角θ與位移方向和水平方向夾角α是不相等的，注意不要混淆.3.平拋物體運動中的速度變化水平方向分速度保持vx=v0，豎直方向加速度恒為g，速度vy=gt.從拋出點起，每隔Δt時間的速度的矢量關(guān)系如圖所示.這一矢量關(guān)系有兩個特點：（1）任意時刻的速度，水平分量均等于初速度v0;（2）任意相等時間間隔Δt內(nèi)的速度改變量均豎直向下，且Δv=Δvy=g·Δt.教學建議1.理解平拋運動可以看作水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動，運動軌跡是拋物線.2.知道斜拋運動也可以看作水平勻速直線運動和豎直上拋（或下拋）運動的合運動.3.掌握平拋運動的規(guī)律，會運用平拋運動的規(guī)律解答有關(guān)問題.4.進一步體會運動的合成與分解的思想.

第四單元5.圓周運動［教材分析］（一）線速度（分6個層次進行)1.定義：等于做圓周運動的物體通過的弧長Δl與所需時間Δt的比值2.公式：3.意義：描述做圓周運動的物體的運動快慢.4.方向：物體在某一時刻或某一位置的線速度方向就是圓弧上該點的切線方向.5.瞬時線速度在公式中，如果所取時間間隔Δt很小很小，這樣得到的就是瞬時線速度，此時，Δl也就是物體在Δt內(nèi)的位移.因此，瞬時線速度就是直線運動中的瞬時速度.6.勻速圓周運動（1）定義：物體沿著圓周運動，并且線速度的大小處處相等，這種運動叫做勻速圓周運動.（2）因為線速度大小不變，故弧長與對應時間的比值不變，在數(shù)值上反映了瞬時速度的大小.勻速圓周運動的線速度就是它的瞬時速度.（3）勻速圓周運動是變速運動，故有加速度.所以做勻速圓周運動的物體受的合外力肯定不等于零.教學建議［學習目標］1.理解線速度的概念，知道它就是物體做勻速圓周運動的瞬時速度，會用線速度大小的公式進行計算.2.理解角速度的概念，會用公式ω進行計算.3.知道周期的概念.4.理解線速度、角速度和周期的關(guān)系：v=rω5.培養(yǎng)學生學會用比較的觀點、聯(lián)系的觀點分析問題.

教學建議1.勻速圓周運動的定義2.描寫勻速圓周運動的物理量線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速3.描寫勻速圓周運動的各物理量之間的關(guān)系物理量6.向心加速度［教材分析］（一）圓周運動需要向心力和向心加速度1.圓周運動是變速運動.物體做圓周運動時，由于運動方向在不斷地改變，所以是變速曲線運動2.圓周運動需要向心力和向心加速度.因為是變速運動，就必然存在加速度.因此物體受合外力必不為零.（二）速度變化量1.速度變化量是指運動的物體在一段時間內(nèi)的末速度與初速度之差.2.速度變化量是矢量.因為速度是矢量，有大小，有方向，故末速度與初速度之差也有大小和方向.3.用矢量圖表示速度變化量（1）作法：從同一點作出物體在一段時間的始末兩個速度矢量v1和v2，從初速度矢量v1的末端作一個矢量Δv至末速度矢量v2的末端，所作的矢量Δv就等于速度的變化量.在直線運動和曲線運動中的畫法。（三）向心加速度（思路）以圖解為主線（速度矢量圖）說明物理意義公式的幾種表達式教學建議［學習目標］1.理解什么是速度變化量，知道如何用矢量圖表示速度的變化量.2.理解向心加速度的推導，知道做勻速圓周運動的物體的加速度指向圓心.3.理解公式的確切含義，并能用來進行計算.4.學習用矢量方法、極限方法來分析問題，領(lǐng)會這一科學的方法.7.向心力［教材分析］(分5個層次進行）（一）向心力1.定義：做勻速圓周運動的物體受到指向圓心的合外力作用，這個合外力叫做向心力.2.方向：向心力的方向時刻指向圓心.做勻速圓周運動的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，這個加速度一定是由于它受到了指向圓心的合外力.3.公式根據(jù)牛頓第二定律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總是指向圓心，而線速度是沿圓周的切線方向，故向心力始終與線速度垂直.所以向心力的作用效果只是改變物體速度的方向，而不改變速度的大小.5.向心力的來源：向心力是從力的作用效果命名的.凡是產(chǎn)生向心加速度的力，不管屬于哪種性質(zhì)，都是向心力.它可以是重力、彈力等各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，還可以是某個力的分力.當物體做勻速圓周運動時，合外力就是向心力；當物體做變速圓周運動時，合外力指向圓心的分力就是向心力.（二）變速圓周運動和一般曲線運動1.變速圓周運動中的向心力：（1）做變速圓周運動的物體，其速度大小發(fā)生變化，則向心加速度和向心力都會相應地發(fā)生變化.（2）向心力和向心加速度的瞬時性在向心力和向心加速度的公式中，F(xiàn)、a、v、ω分別指做勻速圓周運動物體某一時刻或通過某位置時的向心力的大小、向心加速度大小及線速度和角速度大小.公式中r則為圓半徑.3.處理一般曲線運動的方法：教學建議1.知道什么是向心力，理解它是一種效果力.2.理解公式Fn=m和Fn=mrω2的確切含義，并能用來進行計算.3.知道變速圓周運動中向心力是合外力的一個分力，知道合外力的作用效果.4.培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的能力和動手實踐的能力.4.解決圓周運動問題的方法步驟(1)明確研究對象并對其受力分析.(2)明確圓周運動的軌跡、半徑及圓心位置,進一步求出物體所受的合力或向心力.(3)由牛頓第二定律和圓周運動的運動學公式列方程.(4)求解或分析討論.關(guān)于勻速圓周運動條件的分析方法(1)分析勻速圓周運動的各運動學量的特點及變化情況.(2)根據(jù)牛頓第二定律分析不同方向的力的作用效果.(3)將初始條件(物體運動速度)和受力情況相結(jié)合概括出物體做勻速圓周運動的條件.第五單元8.生活中的圓周運動（一）鐵路的彎道（二）拱形橋（凹凸兩種情況）（三）航天器中的失重現(xiàn)象（四）離心運動（五）圓錐擺（六）過山車教學建議1.知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力.會在具體問題中分析向心力的來源.2.知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運動.會求變速圓周運動中物體在特殊點（該處物體所受合外力全部提供向分力，無切向分力）的向心力和向心加速度.3.知道什么是離心現(xiàn)象，知道物體做離心運動的條件.4.能結(jié)合課本所分析的實際問題，知道離心運動的應用和防止.5.培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的科學作風.

●規(guī)律總結(jié)關(guān)于圓周運動規(guī)律的應用舉例1.火車拐彎處外軌高于內(nèi)軌;高速公路或盤山公路的急轉(zhuǎn)彎處路面的外側(cè)高于內(nèi)側(cè).2.過山車在圓軌道的最高點處游客掉不下來.3.離心裝置:離心式水泵、離心干燥器、離心沉淀裝置.4.天體運動中失重現(xiàn)象的解釋與解決.對向心運動和離心運動的理解:1.外界對物體提供的向心力大于物體做圓周運動所需的向心力,即Fn＞時,物體做靠近圓心的運動.2.外界對物體提供的向心力小于物體做圓周運動所需要的向心力時,即Fn＜時,稱為向心力不足,物體做遠離圓心的運動.3.無論是向心運動,還是離心運動,都不是勻速圓周運動,這種運動過程“向心力”要做功,導致物體速度發(fā)生變化.利用圓周運動知識解決實際問題的方法:1.將實際問題抽象成圓周運動.2.弄清圓周運動的軌跡及圓心、半徑.3.應