《直线运动》教学设计_直线运动教案教学设计

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《直线运动》教学设计

目标要求：

1、掌握匀变速直线运动的动力学特征：物体受到的合力不为零，恒定，和运动方向平行。

2、掌握匀变速直线运动的规律。（包括竖直上抛运动和自由落体运动）

3、会用位移、速度、加速度描述匀变速直线运动。

4、能用牛顿运动定律和功能关系解决匀变速直线运动问题。

复习设计：

一、基础知识再现

1.物体或带电粒子做直线运动的条件是物体所受的合外力与速度方向平行（或受合力为零）。2.物体或带电粒子做匀变速直线运动的条件是物体所受的合外力为恒力且与速度方向平行。3.带电粒子在磁场中直线运动问题：洛伦兹力的方向始终垂直于粒子的速度方向。

4.带电粒子在复合场中的运动情况一般较为复杂，但是它仍然是一个力学问题，同样遵循力和运动的各条基本规律。若带电粒子在电场力、重力和洛伦兹力共同作用下做直线运动，如果是匀强电场和匀强磁场，那么重力和电场力都是恒力，洛伦兹力与速度方向垂直，而其大小与速度大小密切相关。只有带电粒子的速度大小不变，才可能做直线运动，也即匀速直线运动。

5.牛顿第二定律的内容是：物体运动时的加速度与物体所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与所受合外力的方向相同，且二者具有瞬时对应关系，此定律可以用控制变量法进行实验验证。6.速度时间关系图像的斜率表示物体运动的加速度，图像所包围的面积表示物体运动的位移。在分析物体的运动时常利用v-t图像帮助分析物体的运动情况。

7.超重或失重时，物体的重力并未发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化。当a=g时物体完全失重。8.匀变速直线运动的基本规律为 速度公式：vtv0at 位移公式：xv0t12at 222速度与位移关系式：vtv02ax 9.匀变速直线运动特殊规律 平均速度：vxv0vt或 t2

位移中点的瞬时速度v中点v0vt 22

2二、典型例题训练 例题：一气球以30m/s的速度上升到离地面120高时，从气球上掉下一个物体。（不计空气阻力，g=10m/s2）

1、物体离开气球后的速度大小和方向。为什么？

2、物体离开气球后受力分析。

3、物体离开气球后的运动形式，并画出物体运动示意图和受力示意图，建立合适的坐标系。

4、物体离开气球后经过多长时间离地面最远？（多种方法求解）

5、物体离开气球后4s内的位移是多少？方向如何？

6、物体离开气球后第2个2s内的位移是多少？

7、物体离开气球后第6s内的位移是多少？方向如何？

8、物体离开气球后5s内的平均速度？

9、物体离开气球后6s末的速度大小是多少？方向如何？

10、物体离开气球后经过多长时间落到地面上？（多种方法求解）

11、根据以上分析和计算，请画出物体离开气球后到落地过程中的速度——时间图像。（根据图像验算4-10问）

12、假设物体的质量为2千克，以出发点为参考平面，求物体在出发点、最高点和落地点三处的动能、重力势能和机械能。说明出发点到最高点、最高点到落地点、全过程中能量的转化。

13、假设物体的质量为2千克，以离地最远处为参考平面，求物体在出发点、最高点和落地点三处的动能、重力势能和机械能。说明出发点到最高点、最高点到落地点、全过程中能量的转化。

14、假设物体的质量为2千克，以地面为参考平面，求物体在出发点、最高点和落地点三处的动能、重力势能和机械能。说明出发点到最高点、最高点到落地点、全过程中能量的转化。

15、根据以上分析和计算，请画出物体离开气球后到落地过程中动能、重力势能和机械能随时间的变化图像（根据图像验算12-14问）。

16、物体离开气球后5s内重力做的功、重力做功的平均功率、5s末重力做功的功率。

17、假如从气球上掉下的是两个用非弹性绳相连的两个物体，请分析两物体之间的细绳上的张力。

18、变式1：匀强电场中带电粒子（不计重力和空气阻力）

19、变式2：匀强电场中带电微粒（不计空气阻力）20、变式3：匀强电场（电场由平行板电容器产生，不计空气阻力）

说明：利用这一道竖直上抛运动的问题，从力、运动、力和运动、功能等方面分析计算，其中涉及到的物理量有：位移、速度、功、能，综合的内容有图像、匀变速直线运动规律（包括自由落体运动和特殊规律）、电场等。其中的多种方法求解可以帮助学生从不同角度分析运动，复习的内容有匀变速直线运动的基本规律、特殊规律、做功、能量和能量守恒。练习的过程是审题过程、分析运动的过程，也是建立解决物理运动问题的模式的过程。学生练习后就能够从容应对关于匀变速直线运动的问题。关于匀速直线运动问题在匀变速曲线运动中有相关训练。

三、直击高考试题

1、（相遇问题）天花板上吊一根长为L=1m的棍子，当它开始自由下落的同时，地面上有一个小球竖直上抛，隔t1=0.5s后，小球和棍子的下端在同一高度。小球经过棍长的时间为Δt=0.1s，求：

（1）小球上抛的初速度；（2）天花板离地面的高度；（3）小球落地比棍子落地时间落后多少？ 要求：

1、多种方法求解；

2、变式。

2、（多个研究对象）一个人以30m/s的初速度将小球上抛，每隔1s抛出一球，假设空气阻力可以忽略不计，而且升降的球都并不相碰（g=10m/s2），问：

（1）最多能有几个小球在空中？（2）设在t=0时将第一个小球抛出，在哪些时刻它和以后抛出的小球在空中相遇？

第二课时 平抛运动

目标要求

1、掌握匀变速曲线运动的动力学特征：物体受到的合力不为零，恒定，和运动方向不共线。

2、掌握匀变速曲线运动的规律。

3、会用位移、速度、加速度描述匀变速曲线运动。

4、能用牛顿运动定律和功能关系解决匀变速曲线运动问题。

复习设计

一、基础知识再现

1.物体做曲线运动的条件：当物体所受的合外力方向与速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。合运动与分运动具有等时性、独立性和等效性。

2.物体（或带电粒子）做平抛运动或类平抛运动的条件是：①有初速度②初速度方向与加速度方向垂直。3.平抛（类平抛）运动是匀变速曲线运动，物体所受的合外力为恒力，二、典型例题训练

两块平行金属板，板长为L，两板之间距离为d，所加电压为U。现有质量为m、带电量为e的电子，垂直于电场方向以速度v0从两板中间飞进电场，则：

1、电子在垂直于电场方向做 运动（不计重力），在平行于电场方向做 运动；

2、画出电子电场中运动的示意图，建立合适的坐标系。

3、电子飞出电场时偏移距离是多少？

4、电子在电场中飞行的位移是多少？方向？画tant图

5、电子离开电场时的速度是多少？方向？即偏转角，画出tant图

6、比较电子离开电场是速度与初速度夹角正切值和位移与初速度夹角正切值的关系。

7、电子在电场中运动的平均速度。

8、电子在电场中运动的轨迹方程。

9、电子在电场中运动，电场力做的功、做功的功率及离开电场时电场力做功的瞬时功率。

10、变式

（1）月球上的平抛运动怎么求解？将“

g”换成“g月”即可，用黄金代换

GM月mmg月2R月。

g12vxygt0xvt2y；抛出20和(2)研究平抛运动的实验，抛出点已知时，用结合求初速度：2xx2v0T结合求解（y1、y2分别是x1、x2对应的竖直位移）yygT21点未知时，用和1。

三、直击高考试题

1、(2012·北京理综·T22)如图所示,质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动,经距离L后以速度v飞离桌面,最终落在水平地面上.已知L=1.4m,v=3.0m/s,m=0.10kg,物块与桌面间的动摩擦因数μ=0.25,桌面高

2h=0.45m.不计空气阻力,重力加速度g取10m/s.求:(1)小物块落地点距飞出点的水平距离s;

(2)小物块落地时的动能Ek;(3)小物块的初速度大小v0.2、（2010·山东理综·T 24）（15分）如图所示、四分之一圆轨道OA与水平轨道AB相切，它们与另一水平轨道CD在同一竖直面内，圆轨道OA的半径R=0．45m，水平轨道AB长S1＝3m，OA与AB均光滑。一滑块从O点由静止释放，当滑块经过A点时，静止在CD上的小车在F=1．6N的水平恒力作用下启动，运动一段时间后撤去F。当小车在CD上运动了S2＝3．28m时速度v=2．4m/s，此时滑块恰好落入小车中。已知小车质量M=0．2kg，与CD间的动摩擦因数＝0．4。（取g=10m/s）求（1）恒力F的作用时间t．（2）AB与CD的高度差h。

2第三课时 匀速圆周运动

目标要求

1、掌握匀速圆周运动的动力学特征：物体受到的合力不为零，不恒定，和运动方向始终垂直。

2、会用位移、速度、加速度等物理量描述匀速圆周运动。

3、能用牛顿运动定律和功能关系解决天体运动问题。

4、能用牛顿运动定律和功能关系解决带电粒子在匀强磁场中的运动问题。

复习设计

一、基础知识再现

1.描述圆周运动的几个物理量为：角速度，线速度v，向心加速度a，周期T，频率f。其关系为：v242r222ar4rf 2rT2.圆周运动是变速运动，物体所受的合外力为变力，最起码合外力的方向时刻在发生变化。3.洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动。洛伦兹力始终垂直于运动方向,它不做功。其半径R＝

mv,周期BqT＝2m。Bq4．洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动，重点、难点是有界磁场问题，这部分也是考查命题的热点。对于带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的问题,基本思路是：根据进场点和出场点的速度方向,确定洛伦兹力的方向,其交点为圆心,利用几何关系求半径。对于临界问题应通过分析特殊方向上粒子的运动,确定运动轨迹,或者通过场的边界确定可能的运动轨迹。

5.在处理天体的运动问题时，通常把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供，Mmv242r2mrm2m42rf，其基本关系式为：G2ma向mrrT在天体表面，忽略星球自转的情况下：GMmmg 2R6.卫星的绕行速度、角速度、周期、频率和半径r的关系：

GMMmv2⑴由G2m，得v，所以r越大，v越小。

rrr⑵由GGMMm2mr，得，所以r越大，越小 r2r32r3Mm2⑶由G2m，所以r越大，T越大。r，得T2GMrT⑷由GGMMma(g)ma(g)，得，所以r越大，a向(g/)越小。向向22rr

7.三种宇宙速度：第一、第二、第三宇宙速度

⑴第一宇宙速度（环绕速度）：是卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是发射卫星的最小速度V1=7.9km/s。

⑵第二宇宙速度（脱离速度）：使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，V2=11.2km/s。⑶第三宇宙速度（逃逸速度）：使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，V3=16.7km/s。8.天体质量M、密度的估算

(1)从环绕天体出发:通过观测环绕天体运动的周期T和轨道半径r;就可以求出中心天体的质量M(2)从中心天体本身出发:只要知道中心天体的表面重力加速度g和半径R就可以求出中心天体的质量M。

二、典型例题训练

1、用m表示地球同步卫星的质量，h表示它离地面的高度，R0表示地球的半径，g0表示地球表面的重力加速度，ω0表示地球自转的角速度，求同步卫星受到地球对它的引力大小。（一题多解）

变式：如果卫星轨道变小，卫星的动能、势能如何变化。

变式：地球的密度 变式：„„

说明：这样的问题包含了关于万有引力定律的几乎全部内容，引导学生反复训练，达到高考目标。

2、两块平行金属板A、B，B板中央有一α粒子放射源，可向各个方向射出速率相同的α，如图所示。若在A、B板中加上UAB=U0的电压后，A板上就没有α粒子射到，U0是α粒子不能到达A板的最小电压。若撤去A、B间的电压，为了使α粒子不射到A板，而在A、B之间加上匀强磁场，则匀强磁场的磁感应强度

—84B必须符合什么条件？（已知α粒子的比荷为0.48×10C/kg，AB之间的距离d=10cm，U0=4.2×10V）。

说明：利用这个例题可以复习带电粒子在匀强磁场中的三个问题 ①带电粒子从磁场边界进入匀强磁场的运动轨迹；(如图一)②带电粒子在有界匀强磁场中运动的圆心、半径的确定方法；(如图一)③速率相同粒子在相同磁场中运动的系列轨迹。(如图二)

图

一

图

二

变式：引入到既有电场又有重力的问题中，结合动能定理解决一类问题。

三、直击高考试题

1、（2011·江苏物理·T7）一行星绕恒星作圆周运动。由天文观测可得，其运动周期为T，速度为v，引力常量为G，则

v3T42v32A．恒星的质量为2G

B．行星的质量为GT

vT2vC．行星运动的轨道半径为2

D．行星运动的加速度为T2、（2011·海南物理·T10）空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法正确的是（）

A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同

D.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大

直线运动【教案】

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