主题单元设计——曲线运动
主题单元标题
曲线运动
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社会实践
其他（请列出）：
适用年级
高一年级
所需时间
7课时
主题单元概述
本单元教材是对曲线运动的研究。曲线运动一章从知识体系看，涉及的是在自然界和技术中比前面所学直线运动更普遍的运动形式，因此研究曲线运动是力学研究的必然。从学生的认知发展来看，在以前研究直线运动时，学生建立了一套运用牛顿运动定律研究物体运动规律的方法，在本章将这一套研究方法推广到曲线运动的研究，是学生认知发展的必然。本章在教材中的地位可说是承前启后，开辟了新纪元。承前是指直线运动相关运动规律照样可以应用到平抛运动中，牛顿定律可以应用到圆周运动中，启后是指从本章开始接触曲线运动，处理曲线运动的思路方法一是运动的合成分解，二是能量的观点，为机械能的学习埋好伏笔，学生学到了新的方法和解决问题的思路。
在本专题单元中，分为三个专题来组织学生活动。专题一：曲线运动的速度及物体做曲线运动的条件,质点在平面内的运动。通过实验演示，体会曲线运动速度方向，理解物体做曲线运动的条件；学会用数学方法处理质点在平面内运动轨迹的问题。专题二：平抛物体的运动。通过探究实验理解平抛运动的规律，理解合运动分运动的关系，会运用运动的合成分解解决平抛运动问题。专题三：圆周运动。理解向心加速度和向心力，知道其与前边所学加速度和合力的区别，会应用牛顿定律分析解决圆周运动问题，结合火车拐弯、竖直面内圆周运动等实例进一步理解应用所学知识。
主题学习目标
知识与技能：
1、知道曲线运动的条件及曲线运动速度方向，知道运动合成分解，质点平面内轨迹的得出。 2、知道平抛运动及匀速圆周运动的特点。 3、理解处理平抛问题的一般思路，会用运动的合成分解解决抛体运动。 4、会运用力与运动的关系分析物体运动情况，会解决圆周运动的相关问题。
过程与方法：
1、通过演示实验和学生小组实验，认识曲线运动速度方向及合运动与分运动的关系。 2、通过探究实验，经历发现问题──猜想──探究──验证──结论──交流的探究过程。
3、经历并体会研究问题要先从粗略到精细，由定性到定量，由特殊到一般再到特殊的过程；
4、尝试用数学几何原理在物理研究中应用。
情感态度与价值观：
1、主动细心观察，注意关注身边的科学，通过演示实验与小组实验，培养实验意识，提高学习物理的兴趣。
2、培养探究实验设计能力及解决分析问题的能力。
3、通过受力分析，比较向心力与牛顿定律应用上的区别与联系，培养知识迁移能力。 4、通过火车拐弯等实例分析，感受到科学研究问题源于生活实践，获得的结论服务于生活实践，体会学以致用的感受。
对应课标
1、知道什么叫曲线运动；知道曲线运动中速度的方向；知道曲线运动的条件，能运用牛顿第二定律分析曲线运动的条件，掌握速度与合外力方向与曲线弯曲情况的关系。
2、知道平抛物体运动及圆周运动的运动及受力特点，理解合运动与分运动的关系，理解向心力与向心加速度。
3、会运用运动的合成分解解决平抛运动问题，会用牛顿定律解决圆周运动的问题。
4、通过实例，感受到科学研究问题源于生活实践，获得的结论服务于生活实践，体会学以致用的感受。
5、体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用，举例说明物理学的进展对于自然科学的促进作用。
主题单元问题设计
1、力与运动的关系是什么？
2、运动合成分解适用于所有矢量运算吗，是处理曲线运动一般原则吗？
3、向心加速度与向心力与牛顿定律中相关概念有什么区别？
4、在处理曲线运动问题中如何进行受力分析、运动分析？
专题划分
专题一： 曲线运动（ 1 课时）
专题二： 平抛运动规律及探究 （ 2 课时）
专题三： 圆周运动向心加速度、向心力及实例 （ 4课时）
专题一
曲线运动，质点在平面内的运动
所需课时
2课时
专题一概述
本专题内容对全章的教学起着引领性的作用，特别是曲线运动的条件的学习提出，我们可以根据以往知识经验得到力与运动的关系，从而为后面的学习分析力与运动问题的总纲。本专题计划1个课时。通过生活实例及演示实验使学生获得大量感性认识，结合牛顿运动定律分析力与运动关系使学生感性认识上升到理性认识。
本专题学习目标 （描述本专题学习所要达到的主要目标）
1、知道什么叫曲线运动；知道曲线运动中速度的方向；知道运动合成分解原则。
2、知道曲线运动的条件，能运用牛顿第二定律分析曲线运动的条件，掌握受力与运动的关系。
3、能够画出质点做曲线运动轨迹，能在轨迹图中画出速度的大致方向，能在圆周运动轨迹中规范地画出速度方向；
4、知道曲线运动是一种变速运动；曲线运动的性，会用数学函数及图线表述质点运动。
本专题问题设计
1、你见过的曲线运动有哪些，你认为曲线运动速度方向向哪?
2、什么情况下物体做曲线运动？
3、你可以设计怎样的试验说明曲线运动速度方向及物体在什么情况下做曲线运动？
4、根据物体做曲线运动的条件，你能否总结出物体受力情况与运动情况的关系？
5、物体做曲线运动时，所受的力产生了哪些效果？
6、运动合成分解符合什么规律，怎样用数学函数关系描述曲线运动。
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
PPT 学生电脑
常规资源
学案导学 演示实验用仪器
教学支撑环境
多媒体实验室
其 他
学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）
第一课时
活动一：曲线运动的速度方向
1、提出问题： ①举几个物体做曲线运动的实例?
②物体做曲线运动时速度方向向哪?曲线运动是一定是变速运动吗？
③能否设计实验说明曲线运动速度方向?
2、引导学生阅读教材，小组交流
3、小组展示，教师演示小球在管中运动情况。
活动二：物体做曲线运动的条件
1、提出问题： ①思考讨论物体在什么情况下做直线运动?
②思考讨论物体在什么情况下做曲线运动?？
③能否设计实验说明物体做曲线运动的条件？
2、学生阅读教材，小组讨论、展示。教师演示磁铁吸引力作用下小球的曲线运动。
活动三：力与运动的关系
1、提出问题： ①根据刚才的分析的物体做直线运动，做曲线运动的情况，能否更详细总结一下物体各种情况下受力与运动的关系？
②物体在做曲线运动时，其所受的力起到了什么作用？
2、学生思考讨论，小组展示。
3、教师总结升华：
（1）力与运动关系：
合外力情况
初速度
运动特点
大小为零
零
静止
不为零
匀速直线运动
大小不为零
(F为恒力则匀变速，F为变力则变加速)
为零或不为零且与F共线
变速直线运动
F与V同向——加速
F与V反向——减速
不为零且与F不共线
变速曲线运动
（2）曲线运动物体所受的力起的作用：
F的分力F1与V共线，改变速度的大小——同向加速；F2与V垂直——改变速度的方向。
活动四：巩固训练
教学评价
（列举本专题中要评价的学习要素和所使用的评价工具或方法）
可评价的学习要素：
1、设计实验说明物体做曲线运动速度方向及条件
评价方法：现场评价
评价指标：①与实际情况吻合
②扣住问题的解决
2、总结力与运动的关系
评价方法：现场评价
评价指标：能够分情况论述，总结全面
专题二
平抛物体运动
所需课时
2课时
专题二概述
专题一对曲线运动的基本特点进行了了解，理解了物体所受合外力在曲线运动中所起的作用。专题二就是怎样解决简单的曲线运动——平抛物体的运动。首先可以根据专题一力与运动关系猜想处理平抛运动的一般方法，设计探究实验，得到处理平抛运动的一般方法——运动的合成分解。
本专题学习目标 （描述本专题学习所要达到的主要目标）
1、知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。理解平抛运动的特点。
2、探究平抛运动在水平方向上是匀速直线运动和竖直方向自由落体运动，并且这两个运动互不影响。
3、会用运动的合成分解解决实际的抛体运动的问题，培养学生运用知识解决问题的能力
本专题问题设计
1、什么是平抛运动，它的受力情况运动情况?
2、猜想一下平抛运动中重力的作用是什么，猜想水平与竖直方向分别做什么运动？
3、能否设计实验探究平抛运动？请写出探案方案并展示。
4、总结出处理平抛运动的一般方法并画出模型。
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
PPT 学生电脑
常规资源
学案导学 平抛竖落仪 等
教学支撑环境
多媒体实验室
其 他
学习活动设计（描述本专题的学习过程和学习活动）
第一课时
活动一：平抛物体的运动
提出问题：①什么是平抛物体的运动？
②平抛物体运动的受力情况与运动情况？
学生活动：阅读教材，弄清平抛运动的特点。
提出问题：①平抛运动中重力起到了什么作用？
②猜想平抛运动水平方向与竖直方向的运动情况？
方案A：演示实验
图2—11(a)是一个能够显示平抛物体运动特点的演示实验。用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被释放，做自由落体运动。图2—11(b)是该装置一次实验的频闪摄影照片（投影）。
观察两球是否同时落地。
多次改变小球距地面的高度和打击的力度，重复这个实验。
方案B：运用信息技术模拟演示
虚拟实验模拟平抛运动规律
运用三维软件Maya的动力学系统模拟平抛运动：
（1）静止在空中的小球只受重力作用。则小球做自由落体运动。
（2）给不受重力的小球以一定的水平初速度则小球做匀速直线运动。
（3）给受重力作用的小球以一定的水平初速度，则小球做平抛运动。
（4）让三个小球分别从同一位置做水平匀速直线运动、自由落体运动、和平抛运动，则小球同时到达相应的位置。
（5）建立三个粒子发射装置，分别发射上面三种运动的小球，进一步理解平抛运动规律并对频闪照片有形象的体会。
方案C：依照方案B进行实际模拟。
活动三：总结平抛物体运动规律
平抛运动在水平方向上是匀速直线运动，竖直方向的速度大小不影响平抛运动在水平方向的运动。竖直方向是匀变速直线运动，符合匀变速直线运动规律。
x=v0t y=gt2/2
活动四：证明平抛运动轨迹是一条抛物线
把 t=X/V0 代入 y=gt2/2 得 y=gX2/2V02 具有 y=aX2 的形式，是一条抛物线。
活动五：一般抛体运动的处理方法——水平匀速，竖直只有重力作用下的运动。
活动六：课堂总结：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，其轨迹为抛物线。
第二课时： 研究平抛运动
活动一：判断平抛运动轨迹是不是抛物线
提出问题：①怎样得到平抛运动的轨迹曲线？
②怎样证明平抛运动轨迹是不是抛物线？
设计实验验证你的猜想。
学生活动：
思考讨论，展示自己的猜想。
设计实验验证，展示自己设计思路。
教师活动：
①引导学生思考，评价学生展示。
②选取设计方案进行演示或小组实验。
方案A：运用摄像机或照相机得到平抛物体运动频闪照片，从而得到各时刻位置。
并符合关系式证明：y=kx2
方案B：用水流模拟平抛运动轨迹
倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，并接一更细的管做喷嘴。
水从喷嘴喷出，在空中形成弯曲水柱，把它描在背后的纸上就能分析处理了。
方案C：小组实验
描绘平抛物体运动的轨迹
实验器材：斜槽、白纸、图钉、木板、铅笔、小球和刻度尺。
实验步骤：
1．用图钉把白纸钉在竖直板上。
2．在木板左上角固定斜槽并使其末端点O的切线水平。在纸上把这个O点记下来，利用重垂线画出通过O点的竖直线。
3．使小球每次都从同一位置滚下，用铅笔在白纸的不同位置标记小球经过时的位置。
4．取下白纸用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连接起来就得出小球做平抛运动的轨迹。
5．以O点为原点，画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。
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。
测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移特点。
注意事项
1．保证斜槽末端点的切线水平，方木板竖直。
2．小球每次从斜槽上同一位置滚下。
实验结果：平抛运动轨迹符合 y=ax2 形式，为抛物线。
活动二：计算平抛运动的初速度
提出问题：怎样计算平抛运动的初速度，有哪些思路方法？设计实验验证你的猜想。
学生活动：
思考讨论，展示自己的猜想。
教师活动：
引导学生思考，评价学生展示。
方案A：
根据平抛轨迹，由 x=v0t 和 y=gt2/2 测得某点坐标（ｘ，ｙ），从而计算出v0
方案Ｂ：vy=gt 及 x=v0t
方案Ｃ：由vy及v0的几何关系，推知v0
方案Ｄ：由y2-y1=gt2推知t，由x=v0t计算出v0
学生活动：
讨论各种方案的适用条件及优劣，得出结论：操作性好，可行性高的方案为Ａ和Ｄ。
教学评价
（列举本专题中要评价的学习要素和所使用的评价工具或方法）
可评价的学习要素：
1、探究平抛运动规律实验设计方案。
评价方法：现场评价
评价指标：①复述你的设计方案，阐明做法及思路。
②具有可操作性及理论正确性
2、小组实验描绘平抛运动轨迹
评价方法：现场评价
评价指标：①实验思路清晰，操作流畅迅速
②平滑的曲线描绘平抛运动轨迹，会分析轨迹。
3、运用平抛运动规律处理求平抛初速度问题
评价方法：现场评价+习题检测
评价指标：①思路清晰，表述清楚，会用运动合成分解及运动学理论分析问题
②做题迅速，准确率高。
专题三
圆周运动（略））
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