高中物理 第5章 第1节曲线运动课件 新人教版必修2.ppt

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 1 1 1集合的概念 第一节曲线运动 第五章 1 1 1集合的概念 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 定义 质点运动的轨迹是 的运动 曲线运动 1 坐标系的建立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 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 曲线运动的性质由于做曲线运动的物体速度的方向一定是变化的 因而一定有加速度 所以不管什么样的曲线运动一定是变速运动 3 几种常见的运动形式 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 以初速度v0水平抛出一个质量为m的物体 物体在空中做曲线运动 如图所示 请画出物体a b c d处的速度方向 该曲线运动是 运动 填 变速 或 匀变速 答案 速度方向沿曲线各点的切线方向 图略 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v0 0 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 海岳中学2013 2014学年高一下学期期中 2013年12月2日凌晨 嫦娥三号 从西昌发射 带着中华民族古老的 奔月 梦想 跨越38万公里的茫茫太空 于12月14日晚在月球成功实现软着陆 如图所示 嫦娥三号 探月卫星在由地球飞向月球时 沿曲线从m点向n点飞行的过程中 速度逐渐减小 在此过程中探月卫星所受合力的方向可能的是 答案 c 解析 卫星运动的速度方向沿其轨迹的切线方向 由于速度逐渐减小 则合力方向与速度方向间的夹角大于90 由轨迹的弯曲方向可知 合力必指向弯曲的内侧方向 故选c 三 运动的合成与分解1 合运动与分运动 1 物理学上把类似蜡块在倾斜方向上的实际运动叫合运动 而把其余具有某一方向效果的运动称为分运动 如蜡块竖直方向上和水平方向上的运动 2 物体的实际运动一定是合运动 实际运动的位移 速度 加速度就是它的合位移 合速度 合加速度 而分运动的位移 速度 加速度是它的分位移 分速度 分加速度 2 合运动与分运动的关系 3 合运动与分运动的求法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 不管合成还是分解 其实质是对运动的位移x 速度v和加速度a的合成与分解 因为位移 速度 加速度都是矢量 所以求解时遵循的原则是矢量运算的平行四边形定则 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 山东师大附中2013 2014学年高一下学期期中 如图所示 在玻璃管的水中有一红蜡块正在匀速上升 若红蜡块在a点匀速上升的同时 使玻璃管从ab位置水平向右做匀加速直线运动 则红蜡块实际运动的轨迹是图中的 a 直线pb 曲线qc 曲线rd 三条轨迹都有可能答案 b 解析 红蜡块参与了竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀加速直线运动这两个分运动 实际运动的轨迹即是合运动的轨迹 由于它在任意一点的合速度方向是向上或斜向右上的 而合加速度就是水平方向的加速度 方向是水平向右的 合加速度和合速度之间有一定夹角 故轨迹是曲线 又因为物体做曲线运动的轨迹曲线总向加速度方向偏折 或加速度方向总指向曲线的凹向 本题选b 对曲线运动的理解 a 过山车做匀速运动b 过山车做变速运动c 过山车受到的合力等于零d 过山车经过a c两点时的速度方向相同解析 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 安丘市2013 2014学年高一下学期期中 做曲线运动的物体 在运动过程中 一定发生变化的物理量是 a 速率b 速度c 加速度d 合力答案 b解析 曲线运动物体的速度方向一定变化 但大小可能变 也可能不变 b正确 a错误 做曲线运动的物体一定具有加速度 加速度也可能不变 也可能变化 故c d错误 物体做曲线运动的条件 a 若x方向始终匀速 则y方向先加速后减速b 若x方向始终匀速 则y方向先减速后加速c 若y方向始终匀速 则x方向先减速后加速d 若y方向始终匀速 则x方向先加速后减速 解析 在x方向 质点若始终匀速 则表明质点受到的合外力沿y方向 由于做曲线运动的物体受到的合外力指向轨迹的凹侧 由此可知 合外力的方向先沿y轴的负方向 后沿y轴的正方向 结合轨迹图可知 合外力先与速度方向夹钝角 后与速度方向夹锐角 因此在y方向上质点先减速后加速 故选项a错误 选项b正确 同理可知 选项c错误 选项d正确 答案 bd 物体受到几个力作用而做匀速直线运动 若突然撤去其中的一个力 它可能做 a 匀速直线运动b 匀加速直线运动c 匀减速直线运动d 曲线运动答案 bcd 解析 撤去其中的一个力 其他剩余的力的合力与撤去的力大小相等 方向相反 若初速v0与撤去的力f0方向相同 则撤去f0时 v0与f合 剩余力的合力 方向相反 物体做匀减速直线运动 若v0与f0方向相反 则撤去f0时 v0与f合方向相同 物体将做匀加速直线运动 若v0与f0不在一条直线上 撤去f0后 v0与f合也不在一条直线上 物体做曲线运动 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 如图所示 跳伞员在降落伞打开一段时间以后 在空中做匀速运动 若跳伞员在无风时竖直匀速下落 着地速度大小是4 0m s 当有正东方向吹来的风 风速大小是3 0m s 则跳伞员着地时的速度 a 大小为5 0m s 方向偏西b 大小为5 0m s 方向偏东c 大小为7 0m s 方向偏西d 大小为7 0m s 方向偏东答案 a 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 如图某人游珠江 他以一定速度面部始终垂直河岸向对岸游去 江中各处水流速度相等 他游过的路程 过河所用的时间与水速的关系是 a 水速大时 路程长 时间长b 水速大时 路程长 时间短c 水速大时 路程长 时间不变d 路程 时间与水速无关答案 c 易错点 对合速度和分速度区分不清导致错误案例 如图所示 一人站在岸上 利用绳和定滑轮 拉船靠岸 在某一时刻绳的速度为v 绳ao段与水平面夹角为 ob段与水平面夹角为 不计摩擦和轮的质量 则此时小船的速度多大 易错分析 在解答本题时易犯错误具体分析如下 如