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物体在重力作用下的运动
7di.com.cn 7di.com.cn 2006-1-25 11:01:47
    

一、全章说明

概述

本章应用牛顿运动定律和匀变速直线运动的规律研究物体在重力作用下的运动,从简单的自由落体运动到各种抛体运动(包括竖直上抛、竖直下抛、平抛和斜抛)。

通过本章教学,要使学生熟悉如何应用牛顿运动定律解决具体实际问题。并认识,上述各种运动都是牛顿运动定律和匀变速直线运动的一般规律在不同初始条件下的具体应用,从而加深对它们的理解,并学会将知识在不同情况下进行迁移。

平抛和斜抛运动是曲线运动,研究曲线运动的基本方法是运动的合成和分解。通过教学,要使学生知道物体做曲线运动的条件和如何描述曲线运动,并学会运动合成和分解的基本方法。

单元划分

本章可分为三个单元

第一单元第一节,从动力学的角度认识自由落体运动和竖直抛体运动,着重讲述竖直上抛运动。

第二单元第二节、第三节,讲述曲线运动和研究曲线运动的基本方法棗运动的合成和分解。是本章的重点内容。

第三单元第四节、第五节,研究平抛和斜抛运动。平抛运动是本章的重点,斜抛运动是选学内容。

具体说明

1.自由落体运动的规律,学生在第四章中已经学过,但那是从运动学的角度来研究的。本章第一节由它引出竖直抛体运动的规律,则要从动力学的角度认识自由落体运动,即如果物体只受重力作用,且从静止开始,根据牛顿第二定律,它就做初速度为零,加速度为g的匀变速直线运动,方向与重力方向一致棗自由落体运动。

2.由自由落体运动稍加引伸,即如果初速度不为零,而是竖直向下,则物体做初速度不为零、加速度为g的匀变速直线运动棗竖直下抛运动。课本中没有写出竖直下抛运动的位移和速度公式,而是留出空白,让学生自己填写,这主要出于这样的考虑:这种在已有知识上的引伸,学生完全有能力根据学过的知识自己完成。课本这样做,有利于创造条件使学生变被动接受为积极参与,这对激励学生主动学习、思考或许有益。

3.对于竖直上抛运动,没有直接给出总的位移公式,仍然采用分上升和下落两段分析的处理方法,是希望强调物理过程的分析,使学生真正理解道理,而不要只记住结论。

4.运动的合成与分解是研究较复杂运动的一种方法,即较复杂的运动可以看作较简单运动的合运动。这既是方法介绍,又是研究平抛和斜抛运动的预备知识。这里实际隐含有运动的独立性原理:各分运动之间相互独立,并不互相影响,否则,运动的合成和分解将是不可能的。在平自硕唤谥校幸欢位ㄎ葡呖蛑械奈淖郑魅诽岢隽嗽硕亩懒⑿栽恚⑺得饔肓Φ亩懒⒆饔迷硪恢隆N颐强悸牵魅诽岢稣庖晃侍猓欣谑寡悸非宄膊换嵩黾友澳讯取OM诮萄е懈菔导是榭銮〉贝怼?/P>

5.抛体运动规律是运动的合成和分解知识的具体应用,是本章的重点内容。讲解时应使学生理解,它的分运动和合运动是同时发生的,由于水平方向是匀速运动,而竖直方向是匀加速运动,所以合成以后运动的轨迹是曲线。

二、教学要求和教学建议

全章教学要求

1.掌握竖直抛体运动的规律。

2.理解曲线运动中速度的方向及物体做曲线运动的条件。

3.理解运动合成的方法,会用运动合成方法分析如平抛运动等问题。

4.理解平抛运动的特点,掌握平抛运动的规律。

5.理解斜抛运动的规律。

(一)竖直抛体运动

教学要求

·掌握竖直抛体运动的规律。

1.能从动力学角度理解自由落体运动。

2.知道自由落体运动、竖直下抛和竖直上抛运动都是物体只受重力作用时所做的加速度为g的匀变速直线运动,只是由于初速度不同,而表现出不同的运动形态。

3.知道竖直上抛运动可以分为上升和下落两个过程,知道这两个过程的运动规律,并会解答有关问题。

4.理解做竖直上抛运动的物体,上升和下落过程所用时间相等;落回原地时的速度与抛出时的速度大小相等、方向相反。

教学建议

1.本节教学要充分应用学生已有的牛顿运动定律和匀变速直线运动的知识,引导学生自己分析自由落体、竖直下抛、竖直上抛等运动规律。从而使学生理解这几种运动形式都是物体只受重力作用时所做的加速度为g的匀变速直线运动,只是由于初速度不同,而表现出不同的运动形态。不要把它们孤立地单个分析。

2.课文一开始就从动力学角度对自由落体做了简单分析,这样,既联系了运动学部分的内容,又能较自然地引出竖直抛体运动。竖直下抛运动与自由落体运动只是初速度不同,运动方向都向下,无往复,分析起来比较简单。对这二者,教学时或详或略,如何处理,可根据学生实际情况具体安排。

3.竖直上抛运动较前二者复杂,本书仍采用分段分析的讲法,是为了强调物理过程的分析,对基础好的学生,在理解物理过程的前提下,是否给出不分段的位移公式,可酌情处理,但这不是基本要求。

4.课文还通过例题分析,说明竖直上抛运动的上升段和下落段所用时间相等,落回原地的速度跟抛出的速度大小相等、方向相反。之后,通过“思考与讨论”加以引伸,让学生自己得出结论:上述结果,同样适用于物体上升过程中的任何一点。期望这样处理能使学生思维开阔些,学得灵活些。

(二)曲线运动

教学要求

·理解曲线运动中速度的方向及物体做曲线运动的条件。

1.知道曲线运动的速度方向时刻在改变,知道质点在某点或某时刻的瞬时速度的方向在曲线这一点的切线上。

2.理解曲线运动是一种变速运动。

3.理解物体做曲线运动的条件是所受合外力的方向与它的速度方向不在同一直线上。

教学建议

1.本节讲述曲线运动速度的方向,是从学生日常经验开始分析,渗透极限的思想,但未明确使用极限概念,教学时请加以注意,不宜要求过高。

2.对物体做曲线运动的条件,课本根据学生的接受能力,采用实验观察和理论分析相结合的讲法。教学中做好实验,对学生真正理解这一问题十分重要。从理论上分析这一问题,要应用牛顿第二定律,特别是合外力方向与加速度方向的关系,可引导学生认真思考,得出结论。

(三)运动的合成和分解

教学要求

·理解运动合成的方法,会用运动合成方法分析如平抛运动等问题。

1.在一个具体问题中知道什么是合运动,什么是分运动。知道合运动和分运动是同时发生的,并且互不影响。

2.知道什么是运动的合成,什么是运动的分解。

3.理解运动的合成和分解遵循平行四边形定则。

4.会用作图法和直角三角形知识解有关位移及速度合成的问题。

教学建议

1.运动的合成和分解是研究较复杂运动的一种方法,即较复杂的运动可以看作较简单的运动的合运动。这既是方法介绍,又是研究平抛和斜抛运动的预备知识。本节通过分析船渡河等具体实例让学生理解这一方法,并要求学生能在平抛、斜抛等问题中运用它。

讲解渡河的实例时,要帮助学生区分船的实际速度与静水中的航速,船的开行方向与实际航向。如练习三的第4题,小汽艇“向着垂直于河岸的方向航行”指的是开行方向,并不是实际航向。

2.理解运动的合成和分解,要说明分运动和它们的合运动是同时进行的,并且两个(或多个)分运动之间是不相干的,即渗透运动独立性原理。

3.分运动的性质决定合运动的性质和轨迹。课本以渡河的例子简单说明了两个直线运动的合运动并不一定都是直线运动,如不在同一直线上的一个匀速直线运动和一个变速直线运动合成后,其轨迹是曲线。对这一点,学生不易理解,有条件的可以引导学生做些分析,以开阔学生思路。

4.本节最后,还用小字体说明了当两个分运动在同一直线上时,运动合成的几种情况。可视学生的实际情况,引导学生自行分析讨论,以加深对匀变速直线运动的理解。

(四)平抛物体的运动

教学要求

·理解平抛运动的特点,掌握平抛运动的规律。

1.知道平抛运动的特点是初速度方向为水平,只在竖直方向受重力作用,运动轨迹是抛物线。

2.理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g。

3.理解平抛运动可以看做水平的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动,并且,这两个运动并不互相影响。

4.会用平抛运动规律解答有关问题。

教学建议

1.做好演示实验,有利于帮助学生理解平抛运动的特点。还要指导学生做好学生实验“研究平抛物体的运动”,注意观察、分析,引导学生明确物体只受重力作用,它的加速度是重力加速度,它是匀变速运动,运动的轨迹是曲线。

2.通过分析频闪照片,帮助学生明确平抛运动是水平匀速运动和竖直方向的自由落体运动的合运动,这是本节的重点。分析中要着重指出,平抛运动和它的两个分运动在时间上是同时的、相等的。这里用到了运动的独立性原理,课文中花纹边框中的一段文字明确提出了运动的独立性原理,并指出它与力的独立作用原理一致。

3.在学生明确了平抛运动是两个分运动的合运动后,对于平抛运动的计算公式如飞行时间、水平距离等等,就可引导学生自己分析推导得出,而不必死记。

在此,着重讨论并明确以下几个问题,有助于提高学生运用运动的分解、合成的方法解决平抛运动问题的能力。

①飞行时间由竖直分运动即自由落体运动确定,t=。t决定于高度h,而与水平方向的分运动无关。也就是说,无论以多大的初速度抛出物体,只要高度相同,都将同时落地。飞行距离则与水平初速度及飞行时间都有关系。课本中本节的例题以及练习四的第2、3、4题都是讨论这方面问题的。

②平抛运动在任一时刻的速度是它的两个分运动在这一时刻的速度的合成,它的大小和方向需用平行四边形定则计算得出,方向是时刻变化的。平抛运动的速度不能直接套用匀变速直线运动的公式得出。

4.练习四的第5题比较难,可在课堂上讨论,也可配合相应的小实验,帮助理解,这样,还可提高学习兴趣。

(五)斜抛物体的运动

教学要求

·理解斜抛运动的规律。

1.知道斜抛运动的特点是初速度方向斜向上方,只有竖直方向受重力作用。它的运动轨迹是抛物线。

2.知道斜抛运动可以看作两个不同方向运动的合运动。

3.知道什么是斜抛运动的射高和射程。定性地了解它们怎样随初速度和抛射角而改变。

4.知道什么是弹道曲线,知道它与抛物线不同。

教学建议

1.斜抛运动也是一种只在重力作用下的运动,教学中可以让学生比较斜抛运动与平抛运动的相同和不同包括受力情况、初速度、运动轨迹以及运动如何分解等等,以提高学生的类比和综合归纳能力。

课本有一“旁批”,指出同是只受重力作用,由于初始条件的不同,物体可以做多种不同的运动:可以是自由落体运动,也可以是不同的抛体运动。章后小结的第8条也提出了同样要求。教学中可依实际情况引导学生进行归纳总结,既梳理了知识又有利于提高能力。

2.课本介绍了两种分解斜抛运动的方法。并说明一个运动如何分解不是绝对的,要从研究问题的需要和方便考虑。

3.对于“射高和射程如何随抛射角和初速度而改变”只要求通过演示实验使学生定性地了解。除了课本所示的实验,还可举学生熟悉的例子如投掷等加以说明。

4.从知识的结构看,斜抛运动更具一般性,章后小结的第7条就是从深化对知识的理解和形成知识结构的角度提出的。可要求基础较好的学生考虑回答,但不一定做为普遍要求,以免增加学生负担。

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