一、教学内容分析 1. 教材地位与作用

本节是必修第二册第五章《抛体运动》的开篇，是学生从研究直线运动进入研究曲线运动的转折点。直线运动的知识和牛顿运动定律是学习本节的基础，而本节学习的曲线运动的速度方向和做曲线运动的条件是分析研究平抛、圆周运动等复杂运动的基础，在全章乃至整个曲线运动的学习中具有奠基性作用。

• 2.2.1 通过实验，了解曲线运动，知道物体做曲线运动的条件。

本节内容分为两个核心部分：

1. 曲线运动的速度方向： 通过观察生活现象和实验（如砂轮火星、旋转陀螺甩出的墨水痕迹），结合极限思想的分析，得出“曲线运动中质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向”的结论，并指出曲线运动是变速运动。
2. 物体做曲线运动的条件： 通过演示实验（如钢球在磁铁引力下的运动）和分析，得出“当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动”，并定性了解合力方向与轨迹弯曲方向的关系。

内在逻辑： 先解决曲线运动的运动学特征（速度方向），再探究其动力学原因（运动条件），符合从现象到本质、从描述到解释的认知规律。

• 物理观念： 形成曲线运动的速度方向沿切线方向、曲线运动是变速运动、物体做曲线运动的条件等基本物理观念。
• 科学思维： 通过观察实验现象，运用极限思想进行推理，建构物理概念（如瞬时速度方向）。通过对比分析（直线运动与曲线运动受力情况的对比），得出曲线运动的条件，培养逻辑推理和科学论证能力。
• 科学探究： 经历观察实验、提出猜想、实验验证、分析推理的探究过程，了解研究曲线运动的基本方法。
• 科学态度与责任： 通过实验探究，培养实事求是的科学态度。通过分析生产生活中的曲线运动实例（如投篮、转弯等），体会物理学与社会的联系。

• 知识基础： 学生已经掌握了描述直线运动的基本物理量（位移、速度、加速度）和牛顿运动定律，具备了初步的受力分析能力。
• 思维障碍：
• 对“速度方向是切线方向”这一结论缺乏直观和深刻的理解，容易与轨迹方向混淆。
• 对“曲线运动是变速运动”的理解可能停留在速度大小变化层面，容易忽略速度方向变化也会产生加速度。
• 对“合力方向与速度方向不在同一直线上”这一条件感到抽象，难以将受力分析与运动轨迹的弯曲联系起来。
• 兴趣特点： 对生活中的曲线运动现象（如掷出的铅球、转弯的汽车）有浓厚兴趣，喜欢动手实验和直观演示。

• 教学重点：
1. 曲线运动的速度方向是轨迹的切线方向。
2. 物体做曲线运动的条件。
• 教学难点：
1. 曲线运动速度方向的确定（极限思想的理解）。
2. 曲线运动条件下，合力方向、速度方向与轨迹弯曲方向三者关系的理解。

1. 知识与技能：
• 知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是变速运动。
• 理解物体做曲线运动的条件，能分析曲线运动中合力与速度的方向关系。
2. 过程与方法：
• 通过实验观察与理论分析相结合，探究曲线运动的速度方向和运动条件。
• 学习运用极限思想分析物理问题的方法。
3. 情感态度与价值观：
• 在探究中体验成功的喜悦，激发对自然现象的研究兴趣。
• 初步体会“化曲为直”的物理思想（为后续运动的合成与分解做铺垫）。

采用实验探究法、启发式讲授法与讨论法相结合。通过演示实验和学生随堂实验创设情境，引发认知冲突；通过问题链引导学生层层深入思考；通过理论分析与实验结论相互印证，突破难点。

教师：多媒体课件、演示用砂轮、钢球、磁铁、光滑轨道（或玻璃板、蜡块）、细绳拴住的小球（或“飞镖”制作材料）。 学生：每组准备一端封闭的软管（或弯成弧形的透明塑料管）、小钢珠或小木珠。

(一) 创设情境，引入新课（5分钟）

1. 视频/图片展示： 播放运动员掷链球、汽车转弯、水流从弯管流出等曲线运动视频。
2. 提出问题：
• “这些运动的轨迹有什么共同特点？”（轨迹是曲线）
• “与我们之前研究的直线运动相比，曲线运动的速度方向有什么特点？该如何确定？”
3. 引出课题： 要研究曲线运动，首先要解决如何描述它的问题，特别是速度方向的问题。

(二) 实验探究，建构概念（25分钟）

1. 感性认识——观察与猜想：
• 演示1： 旋转的砂轮打磨金属，观察火星飞出的方向。
• 演示2： 旋转的陀螺边缘滴上墨水，观察墨水甩出的痕迹。
• 学生随堂实验： 让小球从弯曲的软管一端滚出，观察小球离开管口时的运动方向。
• 引导提问： “这些现象中，物体在某一点的速度方向大致是怎样的？”（引导学生猜想：沿曲线脱离点的延伸方向，即切线方向）
2. 理性分析——从割线到切线：
• 画出割线AB，指出平均速度方向沿割线。
• 让B点逐渐靠近A点，观察割线AB的变化。
• 当B点无限接近A点时，割线AB的极限位置就是曲线在A点的切线。
• 课件动画演示： 展示质点沿曲线从A点运动到B点。
• 得出结论： 质点在某一点的瞬时速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。
• 强调： 这是通过极限思想得出的理论结论，与实验观察一致。
3. 深化理解——曲线运动是变速运动：
• 提问： “速度是矢量。做曲线运动的物体，其速度方向是否变化？”（是）
• 结论： 既然速度方向时刻在改变，即使速度大小不变，物体也具有加速度。因此，曲线运动一定是变速运动。

(三) 应用巩固，学以致用（10分钟）

1. “做一做”——制作飞镖： 学生用细杆、羽毛等制作飞镖并抛出，观察飞行过程中及插入地面时飞镖的指向，验证速度方向。
2. 例题分析： 教材练习题第1题（跳水运动员头部轨迹分析），在轨迹图上标出速度方向与入水速度方向相同和相反的位置。
3. 小结： 回顾本节核心——曲线运动的速度方向。

(四) 布置作业（5分钟）

1. 阅读教材，整理笔记。
2. 完成教材“练习与应用”第1、2题。
3. 思考：物体在什么条件下会做曲线运动？（为下节课铺垫）

(一) 复习旧知，设疑导入（5分钟）

1. 提问回顾： 曲线运动的速度方向有何特点？曲线运动是匀速运动吗？为什么？
2. 创设认知冲突：
• “物体如果不受力，将保持匀速直线运动或静止。那么，物体受什么样的力才会‘放弃’直线运动，转而做曲线运动呢？”
• “是不是只要受力就会做曲线运动？”（引导学生思考：物体受平衡力或合力与速度共线时，仍做直线运动）

(二) 实验探究，总结规律（25分钟）

1. 演示实验：观察钢球在磁铁引力下的运动
• “钢球受到哪些力？”（重力、支持力、磁铁的吸引力）
• “合力的方向与钢球初速度方向在一条直线上吗？”（不在）
• “轨迹向哪边弯曲？”（向合力所指的一侧弯曲）
• 步骤1： 让钢球在光滑水平面上沿直线滚动。（合力为0，匀速直线运动）
• 步骤2： 在钢球运动轨迹的一侧放置磁铁。观察钢球轨迹的变化。（向磁铁一侧弯曲）
• 步骤3： 改变磁铁放置的位置（正前方、侧方、后方），多次实验，观察现象。
• 引导分析：
2. 理论分析：
• 当F与v共线时，Δv与v共线，只改变速度大小，物体做直线运动。
• 当F与v不共线时，Δv的方向与v不同，使速度方向发生偏转，物体做曲线运动。
• 回顾牛顿第二定律： 加速度方向与合力方向相同。
• 速度变化量（Δv）与加速度（a）的关系： a = Δv / Δt，Δv 的方向与a相同。
• 结论： 合力F（加速度a）的方向决定了速度变化量Δv的方向。
3. 得出条件：当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。
4. 深入探讨：合力方向与轨迹弯曲的关系
• 课件动画演示： 展示做曲线运动的质点，在轨迹上某点画出速度v和合力F的方向。
• 结论： 物体做曲线运动时，合力总指向轨迹的凹侧（或说“内侧”）。

(三) 联系实际，深化理解（10分钟）

1. 案例分析：
• 投出的铅球： 分析出手后铅球的受力（重力）与初速度方向的关系。
• 汽车转弯： 分析汽车受到的摩擦力（或路面提供的向心力）与速度方向的关系。
2. 讨论与辨析： “物体受恒力作用一定做曲线运动吗？”（否，当恒力与初速度共线时，做匀变速直线运动）

(四) 课堂小结与作业（5分钟）

1. 总结： 师生共同总结本节两大核心内容：
• 曲线运动的速度方向：切线方向。
• 物体做曲线运动的条件：合力与速度方向不共线。
2. 布置作业：
• 完成教材“练习与应用”第3、4、5题。
• 预习下一节“运动的合成与分解”，思考：复杂的曲线运动可以怎样研究？

第1节 曲线运动

一、曲线运动的速度方向

• 方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。
• 性质：曲线运动是 变速运动 。（速度方向一定改变）

二、物体做曲线运动的条件

• 条件：当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时。
• 轨迹特点：合力总指向轨迹的凹侧（内侧）。

• 成功之处： 通过丰富的实验和动画，将抽象的物理概念直观化，有效地突破了难点。问题链的设计引导学生主动思考，体现了学生的主体地位。
• 待改进： 对“极限思想”的处理可能需要更细致的铺垫，部分学生接受起来仍有困难。对于合力方向与轨迹弯曲关系的理解，可以增加更多简单的图示分析。下一节需要及时与本节的“化曲”思想衔接，引出“为直”的方法。