曲线运动教案范例(3篇)
曲线运动教案范文篇1
Abstract：ThispaperintroducesamodelofcammechanismbasedonUGsoftware，analyzesitsmovementsimulation，describestherealizationprocessofmotionsimulationandshowstherealmotionofcammechanism.Theresultsofthemotionaredirectlyreflectedinthechart.Fromthesecharts，wecananalyzetherationalityofcamdesigntoprovidessomereferencesfortheimprovementofcammechanism.
关键词：UG；凸轮机构；运动仿真
Keywords：UG；cammechanism；movementsimulation
中图分类号：TP391.7文献标识码：A文章编号：1006-4311（2017）09-0143-02
0引言
UG（UnigraphicsNX）是西门子公司的一款三维设计软件，其运动仿真的功能也相当强大，运动仿真模块是UG重要组成部分，它可以直接应用模型的装配文件来建立不同条件下的运动仿真而不会干扰主模型的装配。
凸轮机构由凸轮、从动件和底座组成。其特点是结构简单、工作可靠。传统的凸轮机构的运动分析方法有图解法、解析法，虽然直观但作图复杂，而且建立的数学关系式比较复杂；本文通过UG模块建立凸轮机构的装配模型，对凸轮机构进行运动仿真分析，可以直观的看到凸轮的运动过程，同时从分析的结果中可以看到其机构存在的不足，以便设计人员及时进行改进设计。
1凸轮轮廓线的绘制
下面以偏心直动尖点的凸轮机构作为例子，分别介绍用作图法、解析法和利用UG软件进行凸轮机构设计和运动仿真分析的方法，先定义凸轮各参数：凸轮基圆半径r0=50mm；偏心距e=10mm；从动件行程s=26mm。
1.1作图法绘制偏心直动尖点凸轮轮廓线
以O点为圆心，以r0作为半径，作凸轮的基圆，同样以O为圆心，以e为半径，作一个圆，根据位移图分别在基圆上找到点1、2、3、……15，其中1到8为120°，8到9为60°，9到15为90°，分别过这些点作偏距圆的切线，然后根据位移图，分别找到点1'、2'、3'、……15'，用光滑的曲线将这些点连接起来，就形成了凸轮的轮廓曲线，其中1'到8'为推程，8'到9'为远休程，9'到15'为回程，15'到0为近休程。如图1所示。
1.2解析法设计凸轮轮廓线
根据工作的需要，选定从动件的运动规律，确定凸轮的基圆半径，偏距，滚子半径等，如图2所示，然后用解析法来设计凸轮轮廓曲线，在进行凸轮轮廓线设计时，求出凸轮轮廓线的方程式：x=f（δ），y=f（δ），δ为凸轮转角，滚子中心在初始位置B处，坐标为：（e，s0）。由图可知：s02=r02-e2则可得s0=（r02-e2）1/2，当滚子中心到达B0点时，凸轮转过δ，推杆产生位移s，理论上轮廓线上B0点的坐标为：X=（s0+s）sinδ+ecosδ；
Y=（s0+s）cosδ-sinδ，此式即为凸轮轮廓线方程，其中s0为从动杆尖点初始位置到凸轮中心O的位移。由图可知：tgθ=-dx/dy=（dx/dδ）/（-dy/dδ）=sinθ/cosθ，经过推导可以得到凸轮轮廓B0`的坐标为：
x`=x±rrcosθ，y`=y±rrsinθ。
2用UG进行凸轮机构运动仿真和运动分析
2.1创建连杆及运动副
进入UG建模环境，绘制凸轮轮廓曲线，建立凸轮模型，然后建立从动件和机架模型并且进行装配，进入运动仿真环境，新建一个运动分析方案。在UG运动仿真中，先将凸轮、从动杆及框架定义成为连杆，才能在装配模型中添加运动副。连杆定义完成后，为各个组件定义运动副，连杆和运动副必须是同时存在的，否则无法进行运动仿真。在本凸轮机构运动仿真中，建立三个连杆，分别为L001（机架），L002（顶尖从动杆），L003（凸轮）；建立四个运动副，分别为机架固定副（J001），凸轮与机架之间的旋转副（J002），顶尖从动杆与机架之间的滑动副（J003），顶尖在凸轮轮廓线上的点在线上副（J004），如图3所示。
2.2定义运动驱动
在UG运动仿真中，为了使机构运动起来，除了定义连杆及运动副，需要添加“驱动”来使机构进行运动。驱动通常添加在组件的运动副上，用驱动可以让机构以某种规律进行运转。驱动主要有以下几种类型：①无驱动；②恒定驱动；③简谐运动驱动；④运动函数；⑤关节运动驱动。在此凸轮机构运动中，将旋转副J002设为驱动，驱动形式选择恒定驱动，并设定初速度参数为60，使凸轮以60°/s的速度匀速转动。
2.3创建解算方案
创建解算方案时就是要定义方案类型、步数、时间等参数。在一个机构中，可以定义多种解算方案，不同的解算方案可以定义不同的分析条件。定义此凸轮机构的解算方案为：常规驱动，分析类型为：运动学/动力学，时间设为18秒，步数为300步，选择“通过按确定进行解算”复选框。确定后启动解算器，进行运动分析，运动分析完成后如果存在冗余的约束，系统会自动弹出对话框进行提示。
2.4运动仿真
解算方案计算完成后，点击运动分析工具条上的“动画按钮”，当点击播放按钮时，凸轮机构就根据所设定的参数及运动规律进行运动，如图4所示，播放可以是一次播放，循环播放和往返播放三种模式。同时，点击“导出至电影”按钮，则可以将此仿真动画输出为AVI电影格式。除了可以使用“动画”工具输出机构运动视频外，其分析结果还可以图表的方式输出。点击“作图”按钮，在弹出的图表对话框中选择顶尖滑动副J003为图表对象，单击添加按钮将位移曲线加到定义曲线列表中，点击确定按钮，即可输出时间-位移曲线，用同样的方法，可以输出时间-速度曲线、时间-加速度曲线、时间-力曲线，如图5所示。
3结论
利用UG作为三维设计软件，在建模环境中建立凸轮机构的模型，在仿真模块中进行凸轮机构的运动仿真分析，通过模拟凸轮机构实际运动状况及输出的时间-位移曲线、时间-速度曲线、时间-加速度曲线、时间-力曲线等，可以分析出所设计的凸轮机构的干涉情况及是否满足当前工作要求。相比传统的作图法及解析法来设计凸轮机构，使用三维软件进行凸轮机构的设计，不仅可以直观地观察到机构实际的运动状态，还可以通过分析的结果来指导设计人员进行机构的优化设计，同时避免了用传统的方法而进行的大量而又复杂的设计计算，大大减轻了设计人员的工作强度。
参考文献：
[1]宋晓华，方坤礼.基于UG的凸轮机构设计和运动仿真机械研究与应用，2005（18）.
曲线运动教案范文
【中图分类号】G633.6
【文献标识码】A
【文章编号】1004―0463（2016）
04―0125―01
对于抛物线概念的引入，可以说是百花齐放，精彩纷呈。笔者在鉴赏中通过比较，形成了自己对每个案例的认识。下面，笔者把两个案例展示出来，浅谈自己的一些见解和看法。
案例一：利用椭圆和双曲线的第二定义引出抛物线的定义
师：我们知道，到一个定点的距离和到一条定直线的距离的比若是常数，当常数大于0小于1时，轨迹是椭圆。那么当常数等于1时，轨迹是什么曲线呢？
生：抛物线。
师：这就是今天我们要学习的第三种圆锥曲线――抛物线”（板书课题）
……
案例二：以实例为背景直观感知抛物线
师：姚明有许多优越条件，投篮的抛物线技术也是一关键因素。生活中还有哪些抛物线运动的图片？
生：彩虹、抛物线型桥梁、喷泉等等。
师：初中从函数角度学习了抛物线，今天从曲线与方程角度学习抛物线。
……
案例一虽然有助于学生理解圆锥曲线的内在联系，但考虑到圆锥曲线定义已经淡出课本，教材与新课标已经不进行要求。教材只在第47页例6、第50页习题B组题3题和信息技术应用给出第二定义求椭圆方程的实例，在第59页例5、62页习题B组第3题又给出用第二定义求双曲线方程的实例，最后又在76页阅读与思考和79页小结6中明确指出圆锥曲线可在第二定义下得到统一，目的是学生对圆锥曲线第二定义有所了解，让学有余力的学生开拓视野。因此，这种引入缺乏基础，不符合新课程教学理念。
案例二从生活中的抛物线引入，通过大量图片首先使学生对抛物线有了较强的感性认识，调动了学生的积极性，形成了自主探究的意识，再通过分组讨论，探究动点M满足的几何条件，抛出抛物线定义，最后画出图象，符合学生的认知规律。但是笔者认为直接探究M满足的几何条件，没有揭示概念的发生过程，有点强加于人的感觉。笔者对案例二部分进行了修改，收到了较好的效果。
师：初中从函数角度学习了抛物线，今天从曲线与方程角度学习抛物线，抛物线到底有怎样的几何特征，还有哪些几何性质？
生：（略）。
师：椭圆定义怎样叙述？如果把二个定点改为定直线，问题就变成到一个定点和到一条定直线距离的距离问题，这两个距离简单关系有哪些？怎样作符合条件的点M？
曲线运动教案范文
Abstract：Theimplementationofphysicsclassroomteachingmethodsinhighschoolshouldhelptostudents'interestinlearningphysics,mobilizetheirinitiativeandenthusiasmanddeveloptheirindependenceinanalyzingandsolvingproblems.Therefore,thisarticledescribedthephysicsteachingmethodsinhighschoolanddiscussedthetestexploratoryteachingmethodofphysicsinhighschoolthroughcasestudy.
关键词：中学物理；课堂教学方法；实验探究式教学法
Keywords：physicsinhighschool;classroomteachingmethods;testexploratoryteachingmethod
中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）04-0277-03
0引言
实验探究式课堂教学方法就是在老师的启发指导下，学生制定实验方案，通过在实验过程中合作交流与探索而获得知识的方法。
1实验探究式课堂教学法模式
实验探究课堂教学模式由以下几个环节组成：创设情景――激趣设疑，引入课题――假设猜想，设计方案――实验研究，寻求规律――总结归纳，意义建构――迁移应用，再做探索。具体如图所示：
1.1创设情景，激趣设疑，引入课题在课堂教学中，合理创设情景，有利于激发学生的学习兴趣，把学生引入一种与学习知识相联系的气氛中去，使学生在思考问题，发现问题，提出问题的动态过程中学习，使学生成为学习的主人。
实施这一教学环节采用的教学策略是：联系生产生活实际，选择既贴近生活又具有时代气息的事例。通过实验的方法或利用信息技术以图文并茂，形象生动且有利于学生内心体验的表现手法向学生展开具有设疑激趣特征的问题情景，以激发学生学习物理知识的兴趣。
衡量这一学习环节达标的要求是：所用的教学手段，教学组织形式和教学方法应有利于有效的实现学习环节提出的目标任务。所创设的问题情景应有以下特征：①科学性：符合认识客体所具有的主要特征；②探究性：符合认识主体的认识水平；③趣味性：能使学生心理亢奋，产生强烈的求知欲。
1.2假设猜想，诱导思维，设计实验方案在物理教学过程中，教师要利用物理本身的魅力来诱导学生的思维，使学生乐于学习，勤于思考，敢于猜想。通过对所收集的多视角探究问题的材料和信息进行整理与分析，使学生通过有意义的猜想，提出初步的探究问题的方案。其中所提出的方案应该包括：研究思路，器材和具体的操作方法等。
实施这一学习环节应采取的教学策略是：进一步通过实验方法或多媒体手段创设情景，多视角的引发学生思考，诱导思维，让学生自主探究。在此基础上，应用教师指导，分组讨论，班级交流等方式引导学生进行建立在理性思维基础上的科学猜想，以整理出初步探究问题的思路。
衡量这一学习环节达标的要求是：所创设的多视角探究问题情景，能否在实际教学过程中，为学生进行具有发散性特性的思维过程提供保障。能否让学生在学习中感受到成功的喜悦、获取到发现的快乐、能力得到了锤炼，智慧得到了升华。对探究思路讨论所采取的教学策略应该系统体现学生为本的现代教学理念。应该有利于培养学生的想象力和初步的科学研究的思维方法。
1.3实验研究，寻求规律这一环节的主要任务是：根据前面设计的方案，学生进行自主实验，在协作的基础上进行观察、操作、感知现象、建立表象，并通过分析，判断思维过程适时调整研究方案，进而形成物理现象和规律的初步认识。
实施这一学习环节应该采取的教学策略是：根据学生认识水平和能力的不同进行合理的分组搭配，在探究过程中，教师适时的进行指导创造性的运用各种教学手法，去发挥探究过程中的学生主体能动性和教师的主导作用，去贯彻重过程和重能力培养的现代教学理念。
这一教学环节应注意的是：实验探究应该由简单到复杂，循序渐进。还应重视探究活动中的交流与合作，注重每组人数分配的合理性，并且组内分工要明确。特别要注意发挥每个学生在探究活动中的积极性。
1.4总结归纳，意义建构这一学习环节的主要任务是：利用所创设的有利于意义建构的学习情景，针对在探究过程中已初步建立起来的对研究客体表象的认识，再次通过建立在协作、交流基础上的理性思维，对于研究的物理现象，通过归纳、演绎、比较、抽象等思维方式，形成较为完整的知道结构。其中还应该包括掌握一定的科学方法，树立辨证唯物主义世界观和科学的自然观。
实施这一教学环节应该采取的教学策略是：根据实验研究所收集的信息结合学习者的认识水平，创设建立在学生自主炭精就基础上的，有利于意义建构的良好学习情景。让学生在主动参与、内心体验的基础上，对感知的物理现象，经过科学抽象，形成物理概念或物理规律。
衡量这一教学环节达标的要求是：创设的有利于意义建构的学习情景，应具有能进一步深化学生在实践探究中所获得的内心体验的特征。此外，所选用的组织讨论、启发引导等多种教学手段，应能充分再体现现代教学理论所倡导的以学生为本的现代教学理念。
1.5迁移应用，再做探究这一学习环节的主要任务是：营造好的应用知识，创新知识的学习情景，使学生通过联想、回忆、迁移等思维方式，在应用知识的学习情景中，引起其认识结构的调整和巩固。此外，使学生通过创新、思维并经历设计、制作等实践活动，在创新知识的学习情景中，引起其认识结构的扩展与创新。
实施这一教学环节应采取的教学策略是：创设应用知识于实践的情景。进而进一步巩固、深化、活用所学的知识。此外，还应该努力创设好将知识应用于新情景的学习环境，使之借助于新问题情景的刺激，促进学生的创新思维。
衡量这一教学环节达标的要求是：所创设的情景应体现出实用性，现代性、开放性的特征。进而激发学生学习的创造性，培养创新精神。
如何创设问题情景，激趣设疑，引入课题？怎样设置实验方案，进行实验探究，得出规律？如何做到迁移运用？如何不断的发展学生对科学概念深层次的理解？下面以“平抛物体的运动”为例来深入的讨论这些主要问题。
2平抛物体运动的实验探究式课堂教学设计
2.1教学设计思想“平抛物体运动”是新编高一《物理》中的第五章第三节，安排在“曲线运动”的教学之后。学生已经掌握了曲线运动的基本知识和匀速圆周运动的基本规律。为了培养学生运用所学知识解决新问题的能力，掌握科学实验探究的方法，运用实验探究式教学法进行课堂教学，能收到良好的教学效果。这节课的教学设计思想主要体现在以下四个方面：
第一个方面体现以学生为主的教学观念。教育应以学生的发展为本。因而，新课程标准要求中学物理教学转变学生的学习方式，倡导自主学习、合作学习、实验学习等学习方式，体现学生在学习活动中的主体性、实践性。“平抛运动”这节课的教学中，从课前预习到课堂教学多体现了以学生为主体。课前可设计如下的问题供学生思考，让学生学会收集和处理信息。如平抛物体和自由落体物体从同一高度下落快慢是否相同？通过实验加以验证。或者平抛物体的运动是种什么性质的运动，遵循什么运动规律？设计实验进行探索。课上对“平抛物体的运动的性质”进行实验探究式教学时，要充分重视学生的意见，鼓励学生大胆猜想，主动探索。
第二个方面是重视科学方法的教育。伽利略开创了研究自然规律的科学方法――抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法，在其后的几百年时间里，物理学逐渐发展成为科学知识与科学方法相结合的自然科学。因此，在物理教学中，指导学生学习科学知识的同时，还应当重视科学方法的教育。“平抛物体运动”这一节课的教学中，有两段教学内容都体现了对学生进行科学方法的教育。其一通过“平抛物体和自由落体物体的下落的快慢是否相同”这段内容的研究，让学生掌握类比的方法，比较分析法。其二对“平抛物体的运动性质的研究”让学生学会猜想，假设和科学实验相结合的方法。
第三个方面体现情感态度与价值观。利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”、“化繁为简”的方法及“等效代换”的思想。
第四个方面体现新的教学目标。新课程标准指出教学过程应体现三个维度的教学目标：知识和技能；过程和方法；情感、态度和价值观。在设计教学时，要兼顾以上三个教学目标。在“平抛物体运动”这节课中，研究“平抛物体的运动规律”内容时，能使这三个维度的教学目标融于一体。
2.2教学目标在知识与技能上，知道平抛运动形成的条件，掌握平抛运动的分解方法及运动规律。在过程与方法上，通过观察演示实验，概括出平抛物体运动的特征，培养学生观察、分析能力。通过对教材上所附彩图“平抛物体的闪光照片”的分析，或对平抛运动录像片的慢放分析，启发学生：处理物理问题可以利用各种技术手段来弥补我们感官功能上的不足，从而创造出新的研究方向和创造新的测量仪器。在情感态度与价值观上，利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”、“化繁为简”的方法及“等效代换”的思想。
2.3教学过程用实验探究式课堂教学进行“平抛物体运动”教学时，其教学过程按以下四个步骤进行。
第一步，创设情景、激趣设疑、引入课题。
教师问：物体做曲线运动的条件是什么？
引导学生回答：当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上（成角度）时，物体就做曲线运动。
教师演示：在黑板边框上事先固定一小段水平木条，木条上放一个粉笔头，用手指将粉笔头弹出，粉笔头以黑板为背景在空中划出一道曲线。
然后问学生：粉笔头离开木条后为什么做曲线运动？
教师引导学生回答：粉笔头离开木条后受重力作用（空气阻力很小，可不计），重力的方向跟粉笔头的速度方向不在同一条直线上，所以粉笔头做曲线运动。
入题：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在重力作用下的运动叫做平抛运动。
教师再演示：在高度一定的条件下，先后使平抛粉笔头以大小不同的水平速度抛出（手指的弹击的力度不同），学生观察发，在高度一定的条件下，平抛初速度大小不同，但运动时间相同。
教师提问：平抛运动是种什么性质的运动，遵循什么规律？让学生先进行假设猜想，然后设计实验验证自己的猜想。
第二步，假设猜想，设计方案。
学生在猜想平抛运动是一种水平初速度不为零、竖直初速度为零的曲线运动之后，要求分组设计实验方案（前后、左右四人一组）。学生可能设计出如下的实验方案：
方案甲：在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图1所示的装置，将一块平木板钉上复写纸和白纸，竖直立于槽口前某处，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下，小球撞在木板上留下痕迹A；将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下，小球撞在木板上留下痕迹B；又将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下，再得到痕迹C。若测得木板每次后移距离x，A、B间距离y1，A、C间距离y2（g取9.80m/s2）根据以上直接测量的物理量可导出测小球初速度的公式为v=方案乙：如图2，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。插入瓶中的另一根细管的作用，是保持从喷嘴射出水流的速度不变，使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到稳定的细水柱。老师可以这样小结：上面这几个实验方案多设计的非常精彩，也符合实验要求。但是几个设计中哪个测量得会更准确，操作更简便呢？然后让学生讨论，发表见解，最后可能会确定方案甲易于实施。
第三步，实验研究，寻求规律。
学生根据方案甲制定实验步骤，设计实验数据记录表格。请学生代表说说数据，展示表1。
根据上述图表测定的数据，看水平速度是否为一恒值。若是恒值再利用sx=v0t计算出每一点的时间，再根据表2测量数据。计算加速度，看加速度是否为重力加速度。
第四步，总结归纳，迁移运用，提出问题，再做探索。
引导学生根据实验的结果，总结归纳出平抛物体的运动规律，即X为水平位移，y为竖直位移。然后组织学生讨论一个实际的问题：根据平抛物体的运动规律，测定子弹速度。让学生自己动手操作、研究。最后提出问题：平抛物体的合速度与水平方向的夹角的正切值和竖直高度及水平初速度的关系。总结为表3。
3结论
教学方法的选用要有一个总体设计，教学方法必须根据教学过程的变化和学生学习能力的提高而灵活变换，只有这样才能最大限度的发挥教学方法的作用，收到最好的教学效果。中学物理课堂教学方法的选用，应该有利于学生学习物理的兴趣，并调动其学习物理的主动性和积极性，培养其独立分析问题与解决问题的能力。实验探究式课堂教学是一种积极的教学过程，在教学过程中，教师展开积极的指导，学生在教师的指导下，以主体的姿态带着实验探究的精神自主的参与学习过程，以尝试发现、实践检验、独立研究、合作交流来探究知识，发展思维能力和学习能力。但是实验探究式课堂教学的实施也存在一定问题，如：教师对物理实验探究式课堂教学缺泛正确的认识，实验技能的不足，学校缺泛物理实验教学所必须的物质条件等，并且在实验探究中，好的学生收获颇多，差的学生稀里糊涂，两极分化严重；由于对探究教学的误解，在实验探究教学中存在着表面化、僵固化、形式化、教条化等一些不可忽视的问题。需要指出的是，实验探究教学法决不能机械教条的套用。也不是每一堂课多必须要用实验探究法。而是要根据学生的基础和所处的发展阶段来灵活的选择教学方法。
参考文献：
[1]陈金苗.中学物理教学方法初探.教学与管理，1999，（3）.
[2]虞利刚.问题讨论法在中学物理教学中的应用研究.黄冈山师范学院学报（哲学社会科学），2002，23（88）.
[3]郭长江.新课程物理教与学.福建教育出版社，2005，（4）.
[4]封小超，王力邦.物理课程与教学论.科学出版社.
