2019-2020年人教版物理必修二讲义第5章1曲线运动

2019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案1．曲线运动[学习目标]1.知道什么是曲线运动．2.会确立曲线运动速度的方向，知道曲线运动是变速运动．(要点)3.理解什么是合运动、分运动．4.掌握运动的合成与分解的方法．(难点)5.知道物体做曲线运动的条件．(要点)一、曲线运动的位移和速度1．曲线运动质点运动的轨迹是曲线的运动．2．成立坐标系研究在同一平面内做曲线运动的物体的位移时，应选择平面直角坐标系．3．位移的描绘对于做曲线运动的物体，其位移应尽量用坐标轴方向的分矢量来表示．4．速度的方向质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向．5．运动性质做曲线运动的质点的速度的方向时辰发生变化，即速度时辰发生变化，所以曲线运动必定是变速运动．6．速度的描绘用速度在互相垂直的两个方向的分矢量表示，这两个分矢量叫作分速度．二、运动描绘的实例-1-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案1.蜡块的地点(如下列图)蜡块沿玻璃管匀速上涨的速度设为vy，玻璃管向右挪动的速度设为vx.从蜡块开始运动的时辰计时，于是在时辰t，蜡块的地点P可以用它的x、y两个坐标表示，x＝vxt，y＝vyt.2．蜡块的速度大小v＝22tanθ＝vyvx＋vy，速度的方向知足.vxvy3．蜡块的运动轨迹：y＝x是一条过原点的直线．vx三、物体做曲线运动的条件1．当物体所受协力的方向跟它的速度方向不在同素来线上时，物体做曲线运动．2．当物体加快度的方向与速度方向不在同素来线上时，物体做曲线运动．1．思虑判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)喷泉中斜射出的水流，其速度方向沿切线方向．(√)(2)曲线运动的速度可以不变．(×)(3)合运动的时间必定比分运动的时间长．(×)(4)物体做曲线运动时，协力必定是变力．(×)(5)物体做曲线运动时，协力必定不为零．(√)2．对于曲线运动，以下说法正确的选项是()A．曲线运动可能不是变速运动B．曲线运动不行能是匀变速运动C．做曲线运动的物体速度大小可能不变D．做曲线运动的物体可能没有加快度[既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动必定是-2-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案变速运动，故A错误；在恒力作用下，物体做匀变速曲线运动，如平抛运动，故B错误；做曲线运动的物体，速度大小可能不变，比方匀速圆周运动，故C正确；做曲线运动的物体必定拥有加快度，因为合外力不为零，故D错误．]3．质点在一平面内沿曲线由P运动到Q，假如用v、a、F分别表示质点运动过程中的速度、加快度和遇到的合外力，以下列图象可能正确的选项是()[做曲线运动的物体，其速度方向就是曲线上那一点的切线方向，曲线运动的轨迹向合外力的方向波折，而合外力的方向就是加快度的方向，故只有D项正确．]曲线运动的性质1．曲线运动的速度方向：曲线运动中某时辰的速度方向就是该相应地点点的切线方向．2．曲线运动是变速运动：因为做曲线运动的物体的速度方向时辰在变化，不论速度大小能否变化，因为速度是矢量，物体的速度时辰在变化，所以曲线运动必定是变速运动，必定有加快度，但加快度不必定变化．3．运动的五各样类轨迹特色加快度特色运动性质加快度为零匀速直线运动直线加快度不变匀变速直线运动加快度变化变加快直线运动-3-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案加快度不变匀变速曲线运动曲线加快度变化变加快曲线运动【例1】以下说法正确的选项是()A．做曲线运动的物体速度方向必定发生变化B．速度方向发生变化的运动必定是曲线运动C．速度变化的运动必定是曲线运动D．加快度变化的运动必定是曲线运动A[做曲线运动的物体的速度方向时辰发生变化，故A正确；速度方向发生变化不是判断物体做曲线运动的条件，而是曲线运动的特色，如物体在弹簧作用下的往返运动，物体速度方向改变，但做直线运动，故B错误；速度是矢量，速度的变化包含大小和方向的变化，如匀变速直线运动，物体速度大小发生变化，但不是做曲线运动，故C错误；做直线运动的物体加快度也可以变化，如变加快直线运动，故D错误．]曲线运动性质的两种判断方法(1)看物体的合外力．若物体的合外力为恒力，则它做匀变速曲线运动；若物体的合外力为变力，则它做非匀变速曲线运动．(2)看物体的加快度．若物体的加快度不变，则它做匀变速曲线运动；若物体的加快度变化，则它做非匀变速曲线运动．1．假如在弯道上高速行驶的赛车，突此后轮走开赛车，对于走开赛车后的车轮的运动状况，以下说法正确的选项是()-4-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案A．仍旧沿着汽车行驶的弯道运动B．沿着与弯道垂直的方向飞出C．沿着走开时轮子前进的方向做直线运动，走开弯道D．上述状况都有可能[赛车沿弯道行驶，任一时辰赛车上任何一点的速度方向都是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向．被甩出的后轮的速度方向就是甩出点所在轨迹的切线方向．所以C选项正确．]对曲线运动条件的理解1．物体做曲线运动的条件(1)动力学条件：协力方向与速度方向不共线，这包含三个层次的内容：①初速度不为零；②协力不为零；③协力方向与速度方向不共线．(2)运动学条件：加快度方向与速度方向不共线．2．曲线运动的轨迹与速度、协力的关系做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切，并向协力方向波折，(如下列图)夹在速度方向与协力方向之间．3．合外力与速率变化的关系若协力方向与速度方向的夹角为α，则：甲乙丙【例2】如下列图为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹表示图，已知在B点时的速度与加快度互相垂直，则以下说法中正确的选项是()-5-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案A．D点的速率比C点的速率大B．A点的加快度方向与速度方向的夹角小于90°C．A点的加快度比D点的加快度大D．从A到D加快度与速度方向的夹角先增大后减小A[质点做匀变速曲线运动，协力的大小和方向均不变，加快度不变，故C错误；由B点速度与加快度互相垂直可知，协力方向与B点切线垂直且向下，故质点由C到D过程，协力方向与速度方向夹角小于90°，速率增大，A正确；A点的加快度方向与过A的切线，即速度方向夹角大于90°，B错误；从A到D加速度与速度方向的夹角素来变小，D错误．]力和运动轨迹关系的两点提示(1)物体的运动轨迹由初速度、合外力两个要素决定，轨迹在合外力与速度之间且与速度相切．(2)物体在恒力作用下做曲线运动时，速度的方向将愈来愈凑近力的方向，但不会与力的方向同样．2．(多项选择)物体遇到几个力作用而做匀速直线运动，若忽然撤去此中的一个力，它可能做()A．匀速直线运动B．匀加快直线运动C．匀减速直线运动D．匀变速曲线运动BCD[节余几个力的协力恒定不为零，所以物体不行能做匀速直线运动，选项A错误．节余的几个力的协力与撤去的力等值、反向、共线，所以这个协力恒-6-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案定不变，物体必定做匀变速运动．若物体的速度方向与此协力方向同样，则物体做匀加快直线运动；若节余的几个力的协力与物体的速度方向相反，则物体做匀减速直线运动；若节余几个力的协力与速度不共线，物体做匀变速曲线运动，选项B、C、D正确．]3．在足球场上罚随意球时，运动员踢出的足球，内前进中绕过“人墙”转弯进入了球门．守门员“望球莫及”，轨迹如下列图．对于足球在这一飞翔过程中的受力方向和速度方向，以下说法中正确的选项是()A．合外力的方向与速度方向在一条直线上B．合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧C．合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向D．合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向[在曲线运动中，物体所受合外力的方向老是指向轨迹的凹侧，速度方向沿轨迹的切线方向，C正确，A、B、D错误．]运动的合成与分解1．合运动与分运动(1)假如物体同时参加了几个运动，那么物体实质发生的运动就是合运动，参与的几个运动就是分运动．(2)物体实质运动的位移、速度、加快度就是它的合位移、合速度、合加快度，而分运动的位移、速度、加快度就是它的分位移、分速度、分加快度．2．合运动与分运动的四个特点等时性各分运动与合运动同时发生和结束，时间同样-7-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案等效性各分运动的共同收效与合运动的收效同样同体性各分运动与合运动是同一物体的运动独立性各分运动之间互不相关，相互独立，互不影响3．运动的合成与分解(1)运动的合成与分解：已知分运动求合运动，叫运动的合成；已知合运动求分运动，叫运动的分解．(2)运动合成与分解的法例：合成和分解的内容是位移、速度、加快度的合成与分解，这些量都是矢量，依据的是平行四边形定章．【例3】竖直放置的两头关闭的玻璃管中注满清水，内有一个蜡块能在水中以0.1m/s的速度匀速上调．在蜡块从玻璃管的下端匀速上调的同时，使玻璃管水平向右匀速运动，测得蜡块实质运动方向与水平方向成30°角，如下列图．若玻璃管的长度为1.0m，在蜡块从底端上涨到顶端的过程中，以下对于玻璃管水平方向的挪动速度和水平运动的距离计算正确的选项是()A．0.1m/s,1.73mB．0.173m/s,1.0mC．0.173m/s,1.73mD．0.1m/s,1.0myC[由图知竖直位移与水平位移间关系为tan30＝°x由分运动拥有独立性和等时性得：y＝vyt、x＝vxt联立解得：x＝1.73m，vx＝0.173m/s.故C项正确．]上例中，若将玻璃管水平向右匀速运动改为从静止开始匀加快运动；将蜡块实质运动方向与水平方向成30°角改为蜡块最后位移方向与水平方向成45°角，其余条件不变，则玻璃管水平方向的加快度多大？提示：由tan45°＝y，则＝，由＝12，＝y得＝，＝2xx1.0mx2atyvtt10sa0.02m/s.“三步走”求解合运动或分运动-8-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案(1)依据题意确立物体的合运动与分运动．(2)依据平行四边形定章作出矢量合成或分解的平行四边形．(3)依据所绘图形求解合运动或分运动的参量，求解时可以用勾股定理、三角函数、三角形相像等数学知识．4．两个互成角度的匀变速直线运动，初速度分别为v1和v2，加快度分别为1和a2，它们的合运动的轨迹()aA．假如v1＝v2≠0，那么轨迹必定是直线B．假如v1＝v2≠0，那么轨迹必定是曲线C．假如1＝a2，那么轨迹必定是直线aa1＝v1，那么轨迹必定是直线D．假如a2v2[此题考察两直线运动合运动性质确实定，解题要点是明确做曲线运动的条件是合外力的方向(即合加快度的方向)与速度的方向不在一条直线上．假如a1＝2v1，那么，合加快度的方向与合速度的方向必定在一条直线上，所以D正确．]v2讲堂小结知识脉络1.做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向．2．曲线运动的速度方向在不停变化，所以曲线运动必定是变速运动．3．当物体所受协力方向与速度方向不共线时，物体做曲线运动．4．做曲线运动的物体所受协力的方向指向曲-9-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案线波折的内侧．5．研究曲线运动的基本方法：运动的合成与分解.1.如下列图，物体沿曲线由a点运动至b点，对于物体在ab段的运动，以下说法正确的选项是()A．物体的速度可能不变B．物体的速度方向必定变化C．a点的速度方向由a指向bD．ab段的位移大小必定大于行程B[物体做曲线运动，速度的方向发生了变化，所以速度必定是变化的，A错误，B正确；a点速度的方向沿曲线的切线的方向，不可以是a指向b，C错误；物体做曲线运动，ab段的位移大小必定小于行程，D错误．]．若已知物体运动的初速度v0的方向及它遇到的恒定的合外力F的方向，2图中M、N、P、Q表示物体运动的轨迹，此中正确的选项是()ABCD[曲线运动的速度的方向是沿着运动轨迹的切线的方向，由此可以判断A、错误；曲线运动的物体遇到的协力应当指向运动轨迹波折的内侧，由此可以判断D错误，B正确；应选B.]3.如下列图，在玻璃管的水中有一红蜡块正在匀速上涨，若红蜡块在A点匀速上涨的同时，使玻璃管从AB地点水平向右做匀加快直线运动，则红蜡块实质运动的轨迹是图中的()-10-/122019-2020年人教版物理必修二讲义：第5章+1．曲线运动及答案A．直线PB．曲线QC．曲线RD．三条轨迹都有可能[红蜡块参加了竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀加快直线运动这两个分运动，实质运动的轨迹即是合运动的轨迹．因为它在随意一点的合速度方向是向上或斜向右上的，而合加快度就是水平方向的加快度，方向是水平向右的，合加快度和合速度之间有必定夹角，故轨迹是曲线．又因为物体做曲线运动的轨迹总向加快度方向偏折(或加快度方向总指向曲线的凹侧)，应选项B正确．]4．依据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方地点．但实质上，赤道上方200m处无初速着落的小球将落在正下方地点偏东约6cm处，这一现象可解说为，除重力外，因为地球自转，着落过程小球还遇到一个水平向东的“力”，该