高中物理（情景切入+课前导读+问题探究+知能演练）第5章 第1节 曲线运动课件 新人教版必修2.ppt

第一节曲线运动 树叶在秋风中翩翩落下 树叶的运动轨迹是曲线 铅球被掷出后在重力作用下落向地面 铅球的运动轨迹是曲线 在nba比赛中 运动员高高跳起 投出的篮球在空中的运动轨迹是曲线 标志着中国航天实力 令国人扬眉吐气的 神舟七号 载人飞船和 嫦娥一号 探测器 进入太空后的运动轨迹也是曲线 1 知道什么是曲线运动 2 会用平面直角坐标系描述曲线运动的位移 3 知道曲线运动中速度的方向是怎样确定的 4 知道物体做曲线运动的条件 课前预习 一 曲线运动的位移和速度1 曲线运动的定义 所有物体的运动可根据其轨迹的不同分为两大类 即 运动和 运动 运动轨迹为曲线的运动叫做曲线运动 2 曲线运动的位移 曲线运动的位移是指运动的物体从出发点到所研究位置的 直线 曲线 有向线段 曲线运动的位移是 其大小为有向线段的长度 方向是从出发点指向所研究的位置 3 曲线运动的速度 1 物体做曲线运动时 速度的 时刻都在改变 2 物体在某一点 或某一时刻 的速度方向 沿曲线在这一点的 4 曲线运动的性质 速度是 它既有大小 又有方向 速度的变化不仅指速度大小的变化 也包括速度方向的变化 做曲线运动的物体 速度方向时刻都在改变 所以曲线运动是一种 矢量 方向 切线方向 矢量 变速运动 二 物体做曲线运动的条件1 从运动学的角度看 质点 的方向与速度的方向不在一条直线上时 质点就做曲线运动 2 从动力学的角度看 当物体所受合外力不为零 且合外力方向与 方向不在同一条直线上时 物体做曲线运动 加速度 速度 匀速 2 再次将玻璃管上下颠倒 在蜡块上升的同时将玻璃管 移动 观察研究蜡块的运动 3 以开始时蜡块的位置为原点 建立平面直角坐标系 如右图所示 设蜡块匀速上升的速度为vx 玻璃管水平向右移动的速度为vy 从蜡块开始运动的时刻计时 则t时刻蜡块的位置坐标为x y 蜡块的 向右匀速 vxt vyt 运动轨迹y 是直线 蜡块位移的大小l 位移的方向可以用tan 求得 四 运动的合成与分解1 平面内的运动 为了更好地研究平面内的物体运动 常建立 坐标系 2 合运动和分运动 如果物体同时参与了几个运动 那么物体的实际运动就叫做那几个运动的 那几个运动叫做这个物体实际运动的 3 运动的合成与分解 由已知 求跟它们等效的 叫做运动的合成 反之 由已知的 求跟它等效的 叫做运动的分解 即 直角 合运动 分运动 分运动 合运动 合运动 分运动 4 运动合成和分解所遵循的法则 描述运动的物理量 位移 速度 加速度等 都是 对它们进行合成和分解时可运用 定则和三角形定则 分运动 合运动 运动的合成 运动的合成 平行四边形 矢量 怎样理解曲线运动的速度 曲线运动有什么运动学特点 1 由平均速度的定义知 则曲线运动的平均速度应为时间t内位移与时间的比值 如下图所示 随时间取值减小 由图可知时间t内位移的方向逐渐向a点的切线方向靠近 当时间趋向无限短时 位移方向即为a点的切线方向 故短时间内的平均速度的方向即为a点的瞬时速度方向 即a点的切线方向 1 速度方向 质点在某一点的速度 沿曲线在这一点的切线方向 2 曲线上某点的切线方向 由曲线上的两点作一割线 当两点非常接近时 割线的极限位置就是曲线上对应点的切线 3 曲线运动中速度的方向 即为质点在该时刻或该位置的运动方向 也就是质点在该时刻或该位置运动轨迹的曲线的切线方向 但切线方向有两个 速度方向的指向与质点的走向有关 该切线应偏向下一时刻的位置方向 2 曲线运动是变速运动 做曲线运动的物体 速度方向时刻在发生变化 所以曲线运动是一种变速运动 做曲线运动的物体一定具有加速度 名师提示 曲线运动一定是变速运动 但变速运动不一定是曲线运动 比如匀变速直线运动 曲线运动速度方向时刻在变化 尝试应用 1 如图所示是抛出的铅球运动轨迹的示意图 把铅球看成质点 画出铅球沿这条曲线运动时在a b c d e各点的速度方向及铅球在各点的加速度方向 空气阻力不计 解析 曲线运动中物体在某位置处的速度方向就是在曲线上这一点的切线方向 如图甲所示 在运动过程中 物体只受重力 方向竖直向下 所以加速度方向竖直向下 答案 速度如图甲所示加速度如图乙所示 物体做曲线运动的条件是什么 试比较直线运动和曲线运动并想一想怎样判断物体是做直线运动还是曲线运动 1 物体做曲线运动的条件 2 直线运动与曲线运动的比较 3 判断物体做直线运动还是曲线运动的方法 判断时应紧扣物体做曲线运动的条件进行分析 1 明确物体的初速度方向 2 分析合外力的方向 3 分析两个方向的关系 从而作出判断 名师提示 物体做直线运动还是曲线运动取决于物体所受合力与物体速度两者间的方向关系 当合力方向与速度方向共线时 物体做直线运动 同向时为加速直线运动 反向时为减速直线运动 当合力方向与速度方向不共线时 物体做曲线运动 尝试应用 2 关于物体的运动 下列说法中正确的是 a 物体做曲线运动时 它所受到的合力一定不为零b 做曲线运动的物体 有可能处于平衡状态c 做曲线运动的物体 速度方向一定时刻改变d 做曲线运动的物体 所受合外力的方向有可能与速度方向在一条直线上 ac 如何判断合运动的性质 合运动和分运动有何关系 1 同一直线上两个分运动的合成 1 同一直线上两个分运动的合运动是直线运动 2 合运动是匀速还是变速取决于两个分运动 举例来说 两个匀速直线运动合成后仍是匀速直线运动 一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动合成后是匀变速直线运动 两个匀变速直线运动的加速度如果等大反向 则其合运动是匀速直线运动 2 互成角度的两个直线运动的合成 1 两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动 2 一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动合成时 由于其加速度与合速度不在同一条直线上 故合运动是匀变速曲线运动 3 两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动 加速度等于两分运动的加速度a1 a2的矢量和 由于初速度为零 故物体的合运动是沿合加速度的方向做匀加速直线运动 4 两个初速度不为零的匀加速直线运动 其初速度v1和v2的矢量和为v 加速度a1和a2的矢量和为a 若v和a在一条直线上 则物体做匀变速直线运动 若v和a不在一条直线上 则物体做匀变速曲线运动 3 合运动与分运动的关系 名师提示 运动的合成与分解和力的合成与分解遵循相同的规律 需注意方法的合理迁移 合运动与分运动的等时性往往是联系两种运动的 桥梁 而运动的独立性又给我们分析问题和找数量关系带来方便 尝试应用 3 对于两个分运动的合运动 下列说法中正确的是 a 合运动的速度一定大于两个分运动的速度b 合运动的速度一定大于某一个分运动的速度c 合运动的方向就是物体实际运动的方向d 由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小 c 曲线运动条件的应用 一物体在三个恒力f1 f2 f3的共同作用下保持平衡状态 若突然撤去f1 而保持f2 f3不变 则物体 a 一定做匀变速运动b 一定做直线运动c 一定做非匀变速运动d 一定做曲线运动解析 物体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 物体受到的合力大小为f1 方向与f1相反 故物体一定做匀变速运动 选项a正确 在撤去f1之前 物体受力平衡 有两种可能 一是物体处于静止状态 则撤去f1后 物体做匀变速直线运动 二是物体处于匀速直线运动状态 则撤去f1后 物体可能做直线运动 条件是f1的方向和速度方向在同一直线上 也可能做曲线运动 条件是f1的方向和速度方向不在同一直线上 故选项b c d错误 答案 a 名师归纳 解答本题时应把握以下三点 1 明确撤去f1后物体的受力情况 2 知道物体做直线运动和曲线运动的条件 3 物体所受的合力恒定 则物体的加速度恒定 变式应用 1 关于曲线运动 下列说法正确的是 a 曲线运动一定是变速运动b 变速运动不一定是曲线运动c 曲线运动是变加速运动d 加速度大小或速度大小都不变的运动一定不是曲线运动 ab 判断物体运动的轨迹 如右图所示 物体在恒力f作用下沿曲线从a运动到b 这时突然使它所受的力反向而大小不变 即由f变为 f 在此力作用下 物体以后的运动情况 下列说法正确的是a 物体可能沿曲线ba运动b 物体可能沿直线bb运动c 物体可能沿曲线bc运动d 物体可能沿原曲线由b返回a 解析 物体沿曲线从a点运动到b点的的过程中 其所受恒力f的方向必定指向曲线的内侧 当运动到b点时 瞬时速度vb沿b点的切线方向 这时受力f f 因恒力方向相反 由曲线运动的特点 物体运动的曲线轨迹必定向恒力方向弯曲 可知物体以后只可能沿曲线bc运动 故选项c正确 答案 c 名师归纳 判断和画曲线运动轨迹时应注意 1 和运动方向相切的方向为速度方向 不是力的方向 2 看物体运动轨迹的弯曲情况 则物体所受合力的方向就在轨迹凹的一侧 3 轨迹曲线夹在合力与轨迹切线即速度之间 变式应用 2 图中哪幅图能正确描述质点从m到n减速 当运动到p点时的速度v和加速度a的方向关系 c 运动的合成与分解 如图所示 一块橡皮用细线悬挂于o点 用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动 运动中始终保持悬线竖直 则橡皮运动的速度 a 大小和方向均不变b 大小不变 方向改变c 大小改变 方向不变d 大小和方向均改变 解析 橡皮参与了两个分运动 一个是沿水平方向与铅笔速度相同的匀速直线运动 另一个是沿竖直方向与铅笔移动速度大小相等的匀速直线运动 这两个直线运动的合运动是斜向上的匀速直线运动 故选项a正确 答案 a名师归纳 运动的合成与分解是研究曲线运动规律最基本的方法 它的指导思想是化曲为直 化变化为不变 化复杂为简单的等效处理观点 在解决有关运动的合成与分解问题时要注意合运动与分运动的等时性 独立性 等效性和同一性 变式应用 3 小船以一定的速率垂直河岸向对岸划去 当水流匀速时 它渡河的时间 发生的位移与水速的关系是 a 水速小时 位移小 时间也小b 水速大时 位移大 时间也大c 水速大时 位移大 但时间不变d 位移 时间大小与水速大小无关 c 基础练 1 做曲线运动的物体 在运动过程中一定变化的物理量是 a 速度b 加速度c 受力d 速率 a 2 关于曲线运动的速度 下列说法正确的是 a 速度的大小与方向都在时刻变化b 速度的大小不断发生变化 速度的方向不一定发生变化c 速度的方向不断发生变化 速度的大小不一定发生变化d 质点在某一点的速度方向是在曲线上该点的切线方向 cd 3 下列关于运动状态与受力关系的说法中 正确的是 a 物体的运动状态发生变化 物体的受力情况一定变化b 物体在恒力作用下 一定做匀变速直线运动c 物体的运动状态保持不变 说明物体所受的合外力为零d 物体做曲线运动时 受到的合外力可以是恒力 cd 4 在水平弯道上高速行驶的赛车 突然后轮脱落 关于脱落的后轮的运动情况 以下说法正确的是 a 仍然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 沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动 离开弯道d 沿着弯道的外侧做远离弯道的曲线运动 c 5 关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动 下列说法正确的是 a 合运动的轨迹一定是抛物线b 合运动的性质一定是匀变速运动c 合运动的轨迹可能是直线 也可能是曲线d 合运动可能是变加速运动 bc 提高练 6 翻滚过山车是大型游乐园里的一种比较刺激的娱乐项目 翻滚过山车 可看成质点 从高处冲下 过m点时速度方向如图所示 在圆形轨道内经过a b c三点 下列说法中正确的是 a 过a点时的速度方向沿ab方向b 过b点时的速度方向沿水平方向c 过a c两点时的速度方向相同d 圆形轨道上与m点速度方向相同的点在ab段上 b 7 如右图所示 红蜡块能在玻璃管内的水中匀速上升 若红蜡块从a点匀速上升的同时 使玻璃管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 无法确定 b 8 如图甲所示 在一端封闭 长约1m的玻璃管内注满清水 水中放一个蜡块 将玻璃管的开口端用胶塞塞紧 然后将这个玻璃管倒置 在蜡块沿玻璃管上升的同时 将玻璃管水平向右移动 假设从某时刻开始计时 蜡块在玻璃管内每1s上升的距离都是10cm 玻璃管向右匀加速平移 每1s通过的水平位移依次是2 5cm 7 5cm 12 5cm 17 5cm 图乙中 y轴表示