定义 物体所受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。
从哪来 它建立在 3.1 内容 之上。
为什么 力是改变物体运动状态(即速度矢量)的原因。速度是矢量,包含大小和方向。当合外力方向与速度方向共线时,力只改变速度大小(加速或减速),轨迹为直线;当合外力方向与速度方向不共线时,力在垂直于速度方向上有分量,该分量持续改变速度的方向,导致轨迹发生弯曲,形成曲线运动。
直观演示法
用细绳拴住小球在水平面内做圆周运动,突然松手。
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适合:形象思维强、对抽象矢量分解感到困难的学生。
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操作:先让学生感受绳子的拉力(指向圆心)与小球运动方向(切线)垂直,松手后小球沿切线飞出。强调“力指向哪里,速度方向就往哪里偏”,若力与速度有夹角,速度方向就会逐渐转向力的方向。
矢量分解法
将合外力分解为沿速度方向和垂直速度方向两个分量。
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适合:逻辑推理能力强、擅长数学分析的学生。
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操作:画出速度矢量 $v$ 和合力矢量 $F$。将 $F$ 分解为 $F_{\parallel}$(平行于 $v$)和 $F_{\perp}$(垂直于 $v$)。指出 $F_{\parallel}$ 只改变速率,$F_{\perp}$ 只改变方向。只要 $F_{\perp} \neq 0$,方向必变,即为曲线运动。
生活类比法
骑自行车转弯。
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适合:喜欢联系生活实际、对物理模型构建有困难的学生。
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操作:问学生“骑车直行时,车把怎么打?”(直着)。“想转弯时,车把怎么打?”(偏向内侧)。解释车把的转向力提供了侧向力,使车轮轨迹弯曲。强调“想走直线,力必须顺着走;想走曲线,力必须‘斜着’拉”。