2016-2017学年高中物理 第5章 曲线运动新人教版必修2_1

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 必修 2 曲线运动 第五章 第一节 曲 线 运 动 第五章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 * 知道曲线运动与直线运动的区别，理解曲线运动是一种变速运动 * 掌握物体做曲线运动的条件及运动速度的方向 * 经历蜡块运动的探究过程，体会研究平面运动的方法 * 掌握运动的合成与分解的方法 课堂情景切入 日常生活中曲线运动是最常见的运动。如：抛出的石块在空中的运动，沿弧形跑道运动的学生等等，曲线运动具有 什么特点？怎样研究这类运动遵循的规律？现在让我们一起探究这些问题。 知识自主梳理 定 义 ： 质点运动的轨迹是 _的运动。 曲 线 运 动 1坐 标 系的 选择 研究曲线运动时通常建立 _坐标系。 曲 线 运 动 的位移 曲线 平面直角 2位移的描述 对于做曲线运动的物体，其位移应尽量用坐标轴方向的 _来表示 (如图 )，当物体由 O运动 到 A点时，可以用 A点的 _来表示位移矢量 l。分矢量 位置坐标 (xA， yA) 1速度的方向 质点在某一点的速度的方向，沿曲线在这一点的 _。 2运 动 性 质 做曲线运动的质点的速度 _时刻发生变化，即速度时刻发生变化，因此曲线运动一定是 _运动。 曲 线 运 动 的速度 切线方向 方向 变速 3速度的描述 可以用相互垂直的两个方向的分矢量表示，这两个分矢量叫做 _。如图，两个分速度 vx、 vy与速度 v的关系是： vx _， vy _。分速度 vcos vsin 1蜡 块 的运 动 当蜡块在竖直玻璃管内向上匀速运动的同时，让玻璃管向右做匀速直线运动，则蜡块就参与了 _ 方向和 _方向的两个不同的分运动。 运 动 描述的 实 例 竖直 水平 2蜡 块 的位置 以蜡块的初始位置为坐标原点，水平向右和竖直向上的方向分别为 x、 y轴的正方向建立坐标系，如图所示。位置 P可以用它的 x、 y两个坐标表示 x _ y _vxt vyt 3蜡 块 的速度 速度的大小： v _ 速度的方向： tan _(角 表示 v的方向与 x轴的夹角 ) 4蜡 块 的运 动轨 迹 y _，是一条 _。 过原点的直线 1从 动 力学的角度看 当物体所受合力的方向跟它的速度方向 _时，物体做曲线运动。 2从运 动 学的角度看 当物体的加速度与它的速度方向 _时，物体做曲线运动。 物体做曲 线 运 动 的条件 不在同一条直线上 不在一条直线上 重点难点突破 一、 对 曲 线 运 动 的理解 1曲 线 运 动 的速度 (1)曲线运动中质点在某一时刻 (或某一位置 )的速度方向，就是质点从该时刻 (或该点 )脱离曲线后自由运动的方 向，也就是曲线上这一点的切线方向。 (2)速度是一个矢量，既有大小，又有方向，假如在运动过程中只有速度大小的变化，而物体的速度方向不变，则 物体只能做直线运动，因此，若物体做曲线运动，表明物体的速度方向发生了变化。 2曲 线 运 动 的性 质 (1)运动学角度：由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化，不管速度大小是否变化，因其矢量性，物体的速 度时刻在变化，所以曲线运动一定是变速运动。 (2)动力学角度：曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受合外力的情况。合外力为恒力，物体做匀变速曲线运 动；合外力为变力，物体做非匀变速曲线运动。 3几种常 见 的运 动 形式 轨迹特点 加速度特点 运动性质 直线 加速度为零 匀速直线运动 加速度不变 匀变速直线运动 加速度变化 变加速直线运动 曲线 加速度不变 匀变速曲线运动 加速度变化 变加速曲线运动 特 别 提醒： (1)曲线运动一定是变速运动，但是变速运动不一定是曲线运动。 (2)物体的合外力为恒力时，它一定做匀变速运动，但可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动。 答案： 如图所示；匀变速。 二、 对 物体做曲 线 运 动 条件的理解 1物体做曲 线 运 动 的条件 (1)从运动学角度看 物体要做曲线运动，必须满足以下三个条件： 要有初速度，即 v00； 加速度不为零； 物体加速度 的方向与速度方向不在同一条直线上。 (2)从动力学的角度看 物体所受的合外力跟它的速度方向不在同一直线上。 2曲 线 运 动 条件的 应 用 (1)判断受力的方向：无力不拐弯，拐弯必有力。做曲线运动物体的运动轨迹必定在物体速度方向和所受合外力方 向之间，并且合外力 F的方向一定指向轨迹的凹侧。 (2)判断轨迹弯曲的方向：做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指的方向弯曲。 3合外力的方向决定物体运 动 的性 质 设物体受到的合外力的方向和速度的方向的夹角为 ，则 角的大小 运动性质 力的作用效果 0 匀加速直线运动 只改变速度的大小，不改变速度的方向 180 匀减速直线运动 090 加速曲线运动 既改变速度的大小，又改变速度的方向 90180 减速曲线运动 90 速度大小不变的曲线运动 只改变速度的方向，不改变速度的大小 答案： b c 不在 解析： 当磁 铁 放在 A位置 时 ，小 钢 珠受到的合外力与 v0的 方向在一条直 线 上， 则 小 钢 珠的运 动轨 迹 为 b。当磁 铁 放在 B 位置 时 ，小 钢 珠受到 b到 d之 间 的合外力的作用， 则 小 钢 珠的 运 动轨 迹 为 c。物体做曲 线 运 动时 所受合外力的方向与速度方 向不在一条直 线 上。 三、运 动 的合成与分解 1合运 动 与分运 动 如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就是合运动，参与的那几个运动就是分运动。 2合运 动 与分运 动 的关系 独立性 一个物体同时参与两个运动，其中的任一个分运动并不会因为有另外的分运动的存在而有所改变。即各分 运动是互相独立的、互不影响的 等时性 各个分运动与合运动总是同时开始，同时结束，经历的时间相等。不是同时发生的运动不能进行运动的合 成 等效性 各分运动合成起来和合运动效果相同，即分运动与合运动可以 “等效替代 ” 同体性 合运动和它的分运动必须对应同一个物体的运动，一个物体的合运动不能分解为另一个物体的分运动 3合运 动 与分运 动 的求法 (1)运动合成与分解：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测：合成和分解的内容是位移、速度、加速度的合成与分解，这些量都是矢量，遵循的是 平行四边形定则。 (3)运动合成与分解的方法：在遵循平行四边形定则的前提下，处理合运动和分运动关系时要灵活采用方法，或用 作图法、或用解析法，依情况而定，可以借鉴力的合成和分解的知识，具体问题具体分析。 特 别 提醒： (1)合运动一定是物体的实际运动，在运动的合成与分解时所做的平行四边形中合运动是平行四边形的对角线。 (2)运动的合成与分解与力的合成与分解方法完全相同，之前所学的力的合成与分解的规律及方法可以直接应用 到运动的合成与分解。 答案： B 解析： 根据运 动 的合成知合速度的方向与合加速度的方向 不在同一条直 线 上，但其加速度的方向和大小不 变 ，所以消防 队员 做匀 变 速曲 线 运 动 ，故 A、 C错误 ， B正确；将消防 队员 的运 动 分解 为 水平方向和 竖 直方向，知水平方向上的合速度 为 匀速后退的速度和沿梯子方向的速度在水平方向上的分速度 的合成，因 为 沿梯子方向的速度在水平方向上的分速度在 变 ， 所以消防 队员 水平方向的速度在 变 ，故 D错误 。 考点题型设计 对 曲 线 运 动 的理解 解析： 过 山 车 做曲 线 运 动 ，其速度方向 时 刻 变 化，速度 是矢量，故 过 山 车 的速度是 变 化的，即 过 山 车 做 变 速运 动 ， A错 ， B对 ；做 变 速运 动 的物体具有加速度，由牛 顿 第二定律 可知物体所受合力一定不 为 零， C错 ； 过 山 车经过 A点 时 速度 方向 竖 直向上， 经过 C点 时 速度方向 竖 直向下， D错 。 答案： B 答案： A 解析： 物体在恒力作用下可以使物体做加速度不 变 的匀 变 速曲 线 运 动 ，故 A正确， B、 C错误 ；物体在 变 力作用下可以 使物体做 变 速直 线 运 动 ，故 D错误 。 物体做曲 线 运 动 的条件 解析： 质 点在恒力作用下 产 生恒定的加速度，加速度恒定 的运 动 一定是匀 变 速运 动 。由 题 意可知，当突然撤去 F1而保 持 F2、 F3不 变时 ， 质 点受到的合力大小与 F1等大，方向与 F1方 向相反，故一定做匀 变 速运 动 。在撤去 F1之前， 质 点保持平衡 ，有两种可能：一是 质 点 处 于静止状 态 ， 则 撤去 F1后，它一 定做匀 变 速直 线 运 动 ；其二是 质 点 处 于匀速直 线 运 动 状 态 ， 则 撤去 F1后， 质 点可能做直 线 运 动 (条件是 F1的方向和速度方 向在一条直 线 上 )，也可能做曲 线 运 动 (条件是 F1的方向和速度 方向不在一条直 线 上 )。 综 上所述， A正确， B、 C、 D错误 。 答案： A 点 评 ： 粗心的同学往往会将 “平衡状 态 ”仅仅 理解 为 “静止 状 态 ”，而忽略了匀速直 线 运 动 状 态 ，从而 误认为质 点一定做 匀 变 速直 线 运 动 。因此要全面分析 问题 ， 认 真思考 问题 中可 能出 现 的各种情况。 答案： C 解析： 汽 车 运 动 的速度方向沿其 轨 迹的切 线 方向，由于 速度减小， 则 合力方向与速度方向 间 的 夹 角大于 90，且合力 指向弯曲的内 侧 方向。故 选 C。 运 动 的合成与分解 (1)物体受到的合力和初速度； (2)t 8s时物体的速度； (3)t 4s时物体的位移； (4)物体的运动轨迹方程。 点 评 ： 已知分运 动 求合运 动 ，要注意各分运 动 的等 时 性 和矢量 (速度、位移、加速度等 )合成的平行四 边 形定 则 的 应 用 。 答案： D 用运 动 的合成与分解 处 理渡河 问题 (1)欲使船以最短时间渡河，航向怎样？最短时间是多少？船发生的位移有多大？ (2)欲使船以最小位移渡河，航向又怎样？渡河所用时间是多少？ 答案： 见解析 答案： C 易错案例剖析 易 错 点： 没有正确理解运动效果引起错解 案例： 如图所示，一人