高中物理 第五章 曲线运动 1 曲线运动课件 新人教版必修2

第五章 1曲线运动 学习目标1 知道什么是曲线运动 会确定曲线运动速度的方向 知道曲线运动是一种变速运动 2 知道物体做曲线运动的条件 内容索引 自主预习梳理 重点知识探究 当堂达标检测 自主预习梳理 1 描述曲线运动时要用到和两个物理量 2 曲线运动的位移矢量的方向不断变化 需要采用坐标系 用位移在坐标轴方向的来代表它 一 曲线运动的位移 位移 速度 平面直角 分矢量 二 曲线运动的速度方向 1 质点做曲线运动时 速度方向是的 2 质点在某一点的速度方向是沿曲线上这一点的 3 曲线运动是变速运动 1 速度是矢量 它既有大小 又有 不论速度的大小是否改变 只要速度的发生改变 就表示速度发生了变化 也就具有了 2 在曲线运动中 速度的是不断变化的 所以曲线运动是 时刻改变 切线方向 方向 方向 加速度 方向 变速运动 三 物体做曲线运动的条件 1 动力学角度 当物体所受合力的方向与它的速度方向时 物体做曲线运动 2 运动学角度 物体的加速度方向与它的速度方向时 物体做曲线运动 不在同一直线上 不在同一直线上 1 判断下列说法的正误 1 做曲线运动的物体 速度可能不变 2 曲线运动一定是变速运动 但变速运动不一定是曲线运动 3 物体的速度不断改变 它一定做曲线运动 4 做曲线运动物体的位移大小可能与路程相等 5 做曲线运动物体的合力一定是变力 6 做曲线运动的物体一定有加速度 2 小文同学在探究物体做曲线运动的条件时 将一条形磁铁放在桌面的不同位置 让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动 得到不同轨迹 图1中a b c d为其中四条运动轨迹 磁铁放在位置A时 小钢珠的运动轨迹是 填轨迹字母代号 磁铁放在位置B时 小钢珠的运动轨迹是 填轨迹字母代号 实验表明 当物体所受合外力的方向跟它的速度方向 选填 在 或 不在 同一直线上时 物体做曲线运动 图1 答案 b c 解析 不在 解析因为磁铁对小钢珠只能提供引力 磁铁在A处时 F与v0同向 小钢珠做变加速直线运动 运动轨迹为b 当磁铁放在B处时 F与v0不在同一直线上 引力指向曲线的凹侧 运动轨迹为c 当合外力方向与速度方向不在同一直线上时 物体做曲线运动 重点知识探究 一 曲线运动的位移和速度 1 曲线运动的位移如图2所示 水平抛出的物体在空中运动时轨迹为曲线 1 不同时间内的位移方向是否相同 答案 答案不相同 由于物体的轨迹是曲线 不同时间内的位移方向发生变化 图2 2 如何描述物体的位移 答案 答案当物体运动到A点时 它相对于O点的位移是OA 可以用l表示 由于位移矢量是不断变化的 可以建立平面直角坐标系 用它在坐标轴方向上的分矢量来代表 即用A点的坐标xA yA表示两个分位移矢量 使问题简单化 如图 答案 3 试讨论物体在曲线运动中的位移大小和路程有什么关系 答案曲线运动中的位移大小总是小于路程 2 曲线运动的速度 1 如图3所示 砂轮上打磨下来的炽热的微粒沿砂轮的切线飞出 其速度方向不断变化 那么如何确定物体在某一点的速度方向 答案 答案从题图可以看出 从砂轮上打磨下来的炽热微粒沿脱落点的切线方向飞出 所以物体在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向 图3 2 曲线运动一定是变速运动吗 答案由于曲线运动的速度方向时刻在变化 不论其速度大小是否变化 其速度一定变化 因此曲线运动一定是变速运动 答案 3 曲线运动可能是匀变速运动吗 答案曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受的合外力情况 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 4 物体做曲线运动时 加速度可以为零吗 为什么 答案不可以 物体做曲线运动时 速度不断变化 所以加速度一定不为零 1 曲线运动的位移 在平面直角坐标系中 曲线运动的位移为运动物体的初位置到末位置的有向线段 与路程不同 曲线运动位移的大小小于路程 2 曲线运动速度方向时刻改变 它一定是变速运动 加速度一定不为零 3 曲线运动性质的两种判断方法 1 看物体所受的合外力 若物体所受的合外力为恒力 则它做匀变速曲线运动 若物体所受的合外力为变力 则它做非匀变速曲线运动 2 看物体的加速度 若物体的加速度不变 则它做匀变速曲线运动 若物体的加速度变化 则它做非匀变速曲线运动 例1关于运动的性质 以下说法中正确的是A 曲线运动一定是变速运动B 变速运动一定是曲线运动C 曲线运动一定是变加速运动D 加速度不变的运动一定是直线运动 解析 答案 解析物体做曲线运动时速度方向时刻变化 所以曲线运动一定是变速运动 A正确 变速运动可能是速度的方向在变化 也可能是速度的大小在变化 所以变速运动不一定是曲线运动 B错误 曲线运动可能是变加速曲线运动 也可能是匀变速曲线运动 C错误 加速度不变的运动可能是匀变速直线运动 也可能是匀变速曲线运动 D错误 例2如图4所示 物体沿曲线由a点运动至b点 关于物体在ab段的运动 下列说法正确的是A 物体的速度可能不变B 物体的速度不可能均匀变化C a点的速度方向由a指向bD ab段的位移大小一定小于路程 解析 答案 图4 解析做曲线运动的物体的速度方向时刻改变 即使速度大小不变 速度方向也在不断发生变化 故A项错误 做曲线运动的物体必定受到力的作用 当物体所受到的合力为恒力时 物体的加速度恒定 速度均匀变化 B项错误 a点的速度方向沿a点的切线方向 C项错误 做曲线运动的物体的位移大小必小于路程 D项正确 二 物体做曲线运动的条件 1 图5甲是抛出的石子在空中划出的弧线 图乙是某卫星绕地球运行的部分轨迹 请画出物体在A B C D四点的受力方向和速度方向 答案 图5 答案各点受力方向和速度方向如图所示 答案 2 用一块磁铁 如何使小钢球做以下运动 加速直线运动 答案把磁铁放置在小钢球运动方向的正前方 3 物体做曲线运动的条件是什么 答案所受合力方向与速度方向不共线 答案把磁铁放置在小钢球运动方向的正后方 答案把磁铁放置在小钢球运动方向的某一侧 减速直线运动 曲线运动 1 物体做曲线运动的条件 当物体受到的合力的方向与其运动方向不共线时 物体将做曲线运动 与其受到的合力大小是否变化无关 2 合外力与运动轨迹的关系 物体运动时其轨迹总偏向合外力所指的一侧 或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧 例3曲线运动是自然界更为普遍的运动形式 下面关于曲线运动的一些说法中 正确的是A 物体只要受到变力的作用 就会做曲线运动B 物体在方向不变的外力作用下一定会做直线运动C 物体在方向不断变化的外力作用下一定会做曲线运动D 物体在大小不变的外力作用下必做匀变速曲线运动 解析 答案 解析若力与初速度方向不在一条直线上 物体做曲线运动 A B错误 物体所受的外力方向不断变化 表明外力不会与速度始终共线 故在该外力作用下物体一定会做曲线运动 C对 做匀变速曲线运动物体的受力恒定不变 而不光是受力大小不变 D错误 例4汽车在水平公路上转弯 沿曲线由M向N行驶 图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向 你认为正确的是 解析 答案 解析A选项中力的方向与速度方向相同 B选项中力的方向与速度方向相反 这两种情况下汽车会做直线运动 不符合实际 A B错误 物体做曲线运动时 合力的方向指向运动轨迹的凹侧 故C错误 D对 针对训练一物体由静止开始自由下落 一小段时间后突然受一恒定水平向右的风力的影响 但着地前一段时间内风突然停止 则其运动的轨迹可能是 答案 解析 解析物体自由下落到某处突然受一恒定水平向右的风力 则轨迹应向右弯曲 且弯点的切线方向应竖直向下 故A B D都错 撤去风力后 物体只受重力 即合外力向下 轨迹应向下弯曲 只有C符合 故C正确 物体做曲线运动时 关于受力 加速度 的 一定 与 不一定 1 一定 物体受到的合外力 加速度 一定不为零 物体所受合外力 加速度 的方向与其速度方向一定不在同一条直线上 2 不一定 物体受到的合外力 加速度 不一定变化 即物体受到的合外力可以是恒力 也可以是变力 当堂达标检测 解析赛车沿弯道行驶 任一时刻赛车的速度方向是赛车运动轨迹上的对应点的切线方向 脱落的车轮的速度方向也就是脱落点轨迹的切线方向 车轮脱落后 不再受到车身的约束 只受到与速度方向相反的阻力作用 车轮做直线运动 故C正确 1 曲线运动的速度方向 在F1赛事中 若在弯道上高速行驶的赛车车轮脱落 则关于脱落的车轮的运动情况 下列说法中正确的是A 仍然沿着汽车的弯道行驶B 沿着与弯道切线垂直的方向飞出C 沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动 离开弯道D 上述情况都有可能 1 2 3 4 解析 答案 2 曲线运动的条件 对做曲线运动的物体 下列说法正确的是A 速度方向与合外力方向不可能在同一条直线上B 加速度方向与合外力方向可能不在同一条直线上C 加速度方向与速度方向有可能在同一条直线上D 合外力的方向一定是变化的 解析 答案 解析由物体做曲线运动的条件可知 速度方向与合外力方向不可能在同一条直线上 所以A正确 根据牛顿第二定律 加速度与合外力一定同向 所以B C不正确 在恒力作用下 物体也可以做曲线运动 只要合外力方向与速度方向不共线就可以 所以D不正确 故选A 1 2 3 4 3 曲线运动的力 速度与轨迹的关系 多选 如图6所示 一个质点沿轨道ABCD运动 图中画出了质点在各处的速度v和质点所受合力F的方向 其中正确的是 A A位置B B位置C C位置D D位置 答案 图6 1 2 3 4 4 合力与曲线运动 多选 质量为m的物体 在F1 F2 F3三个共点力的作用下做匀速直线运动 保持F1 F2不变 仅将F3的方向改变90 大小不变 后 物体可能做A 加速度大小为的匀变速直线运动B 加速度大小为的匀变速直