定义 物体运动轨迹是曲线的运动,其速度方向时刻改变,必为变速运动。
从哪来 建立在 3.1 内容 之上。
为什么 曲线运动中,任意时刻的速度方向沿轨迹切线方向。由于轨迹是弯曲的,切线方向在不断变化,因此速度矢量(包含大小和方向)至少方向在变,所以曲线运动一定是变速运动,必然存在加速度。
讲法
适合:形象思维强、喜欢直观感知的学生
讲法:切线演示法
拿一根细绳拴住一个小球,在头顶做圆周运动。让学生观察小球在某一瞬间飞出去的方向(即切线方向)。强调:虽然小球一直在转,但每一瞬间它都想“直着飞出去”。因为“想飞的方向”(速度方向)一直在变,所以它不是匀速直线运动,而是变速运动。
讲法
适合:逻辑推理强、偏好数学定义的学生
讲法:矢量定义法
回顾速度的定义 $v = \Delta x / \Delta t$。在直线运动中,$\Delta x$ 方向不变,若大小不变则 $v$ 不变。在曲线运动中,取极短时间 $\Delta t$,位移 $\Delta x$ 的方向沿切线。由于轨迹弯曲,相邻两点的切线方向不同,导致速度矢量 $\vec{v}$ 的方向时刻改变。根据矢量变化的定义,只要方向变,矢量就变,故为变速运动。
讲法
适合:喜欢生活实例、联系现实的学生
讲法:汽车转弯法
想象你坐在车里,车在匀速转弯。虽然车速表读数(速率)没变,但你会感到被甩向一侧(离心感),这是因为你的身体想保持原来的直线运动方向,而车在强行改变你的运动方向。这种“改变方向”的过程需要力,产生加速度,所以即使速率不变,也是变速运动。