高中物理曲线运动教案

1 第一课时 曲线运动 运动的合成和分解 教学过程 一 曲线运动的特点 曲线运动的速度方向就是通过这点的曲线的切线方向 说明曲线运动是变速运动 但变速运动并不一定是曲线运动 如匀变速直线运动 二 物体做曲线运动的条件 物体所受合外力方向和速度方向不在同一直线上 三 匀变速曲线运动和非匀变速曲线运动的区别 匀变速曲线运动的加速度 a 恒定 即合外力恒定 如平抛运动 非匀变速曲线运 动的加速度是变化的 即合外力是变化的 如匀速园周运动 四 运动的合成和分解 原理和法则 1 运动的独立性原理 一个物体同时参与几种运动 那么各分运动都可以看作各自独立进行 它们之间互 不干扰和影响 而总的运动是这几个分运动的叠加 例如过河 2 运动的等时性原理 若一个物体同时参与几个运动 合运动和分运动是在同一时间内进行的 3 运动的等效性原理 2 各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有完全相同的效果 4 运动合成的法则 因为 s v a 都是矢量 所以遵守平行四边形法则 若在同一直线上则同向相加 反向相减 运动的合成 1 两个匀速直线运动的合成 分运动在一条直线上 如顺水行舟 逆水行舟等 两分运动互成角度 只讨论有直角的问题 例 1 一人以 4m s 的速度骑自行车向东行驶 感觉风是 从正南吹来 当他以 6m s 的速度骑行时 感觉风是从东 南吹来 则实际风速和风向如何 解析 风相对人参与了两个运动 相对自行车向西的运动 v1和其实际运动 v2 感觉 的风是合运动 v v2 2m s tg 1 25 例 2 汽车以 10m s 的速度向东行驶 雨滴以 10m s 的速度竖直下落 坐在汽车里的人 观察到雨滴的速度大小及方向如何 解析 雨滴参与两个运动 相对汽车向西的运 动和竖直向下的运动 汽车里的人观察到的速度是合 速度 方向 下偏西 450 v v2 v v1 v1 10m s2 10m s 10m s 3 例 3 小船过河问题 最短时间过河 船头指向对岸 最短位移过河 分 v1 v2 v1 v2两种情况 2 一个匀速直线运动和一个加速直线运动的合成 两分运动在一直线上 如匀加速 匀减速 竖直上抛运动等 两分运动互成角度 如平抛运动 下节课再讲 3 两个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动 若 v0与 a合在同一直线上 做直线运动 若 v0与 a合不在同一直线上做曲线运动 这类题目将在电场和磁场中出现 运动的分解 一般是根据研究对象的实际运动效果分解 要注意的是研究对象的实际运动是合运 动 例 1 汽车拉物体 例 2 人拉小船 4 第二课时第二课时 平抛运动平抛运动 一 平抛运动的规律 可分解为 水平方向速度等于初速度的匀速直线运动 vx v0 x v0t 竖直方向的 自由落体运动 vy gt y gt2 2 下落时间 只与下落高度 y 有关 于其它因素无关 gyt 2 任何时刻的速度 v 及 v 与 v0的夹角 tg 0 12 2 0 vgtgtvv 任何时刻的总位移 222 0 22 2 1 gttvyxs 水平射程 g h vtvx 2 00 二 平抛运动规律的应用 例 1 美军战机在巴格达上空水平匀速飞行 飞到某地上空开始每隔 2s 投下一颗炸弹 开始投第六颗炸弹时 第一颗炸弹刚好落地 这时飞机已经飞出 1000m 远 求第六颗炸 弹落地时的速度和它在空中通过的位移 答案 141m s 1118m 例 2 两质点由空中同一点同时水平抛出 速度分别是 v1 3 0m s 向左和 v2 4 0m s 向右 求 当两质点速度相互垂直时它们之间的距离 当两质点的位移相互垂直时它们之 间的距离 5 第三课时第三课时 匀速圆周运动及向心力公式匀速圆周运动及向心力公式 一 描述匀速圆周运动的物理量 1 线速度 定义 做园周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值 t s V 此式计算出为平均速率 当 t时的极限为即时速度 方向 切线方向 为矢量 0 单位 m s 意义为描述质点沿园弧运动的快慢 2 角速度 定义 做园周运动的物体 半径转过的角度跟所用时间的比值 t 此式为平均角速度 t时为即时角速度 为矢量 方向垂直于园周运动的平面 0 在高中阶段不考虑其矢量性当作标量处理 单位 rad s 意义是描述质点绕园心转 动的快慢 3 周期和频率 T s f Hz 注意转速为转 分 频率 f T 1 4 V T f 的关系 对任何园周运动 V 即时对应 T 是在 T 不变的条件下成立 r f 1 6 在匀速园周运动中 V 恒成立 另 r f T 1 f T 2 2 rf T f V 2 2 5 加速度 方向 指向园心 大小 rfr T r r v a 2 2 2 2 2 2 a 的大小和方向由向心力决定 与 V r 无关 但可以用力 V r 求出 在 V 相同时 a 与 r 成反比 若 不变 a 与 r 成正比 a 描述速度方向变化的快慢 而切 向加速度只改变速度的大小 在处理园周运动时注意 同一皮带上线速度 V 相同 同一轴的皮带轮上 相同 例如图 6 向心力 方向 指向园心 大小 mvfmr T mrmr r v mmaF 22 2 2 2 2 作用 产生向心加速度 不改变速率 只改变方向 所以不做功 来源 向心力可由某一个力提供 如在唱盘上的物体 也可由若干个力的合力提供 单摆在最高点和最低点 甚至可以是一个力的分力 如园锥摆 向心力不是一种新的性质的力 而是根据效果命名的力 决不能在分析受力时 再 分析出一个向心力 7 匀速圆周运动 7 特点 fTV 作匀速圆周运动的条件 速度不为零 受到大小不变方向总是与速度方向垂直严 半径指向圆心的合外力的作用 而且合外力等于圆周运动物体所需要的向心力 r v mF 2 二 向心力公式的应用 例 如图在光滑的圆锥顶用长为 l 的细线悬挂一质量为 m 的小球 圆锥体固定在水平面 上不动 其轴线沿竖直方向 母线与轴线之间的夹角为 300 物体以速率 v 绕园锥体轴 线做水平匀速圆周运动 当时 求绳对物体的拉力 当6 1 glv 时 求绳对物体的拉力 2 3 2 glv 答案 glv 6 3 0 mgmgT2T 6 331 21 第四课时第四课时 匀速圆周运动的应用匀速圆周运动的应用 教学过程 例 1 如图在绕竖直轴 OO 做匀速转动的水平圆盘上 沿同一半径方向放着可视为质点 的 A B 两物体 同时用长为 l 的细线将这两物连接起来 一起随盘匀速转动 已知 A B 两物体质量分别为 mA 0 3kg 和 mB 0 1kg 绳长 l 0 1m A 到转轴的距离 300 8 r 0 2m A B 两物体与盘面之间的最大静摩擦力均为其重力的 0 4 倍 g 取 10m s2 若使 A B 两物体相对于圆盘不发生相对滑动 求圆盘的角速度 当圆盘转速增加到 A B 两物体即将开始滑动时烧断细线 则 A B 两物体的运 动情况如何 A 物体所受摩擦力时多大 答案 NBAsrad07 1 F 3 104 0 A 例 2 两绳 AC BC 系一质量 m 0 1kg 的小球 且 AC 绳长 l 2m 两绳都拉直时与竖直 轴夹角分别 300和 450 如图 当小球以 4rad s 绕 AB 轴转动时 上下两绳拉力分别 是多少 第五课时第五课时 竖直面内的圆周运动竖直面内的圆周运动 一 绳子拉物体 在最高点重力刚好充当向心力 绳子没有拉力的作用 BA O O 45 0 30 0 C B A Q 9 R v mmg 2 0 Rgv 0 当时 能过最高点且绳子有拉力Rgv 当时 不能过最高点且绳子无拉力Rgv 当恰好过最高点时在最低点速度为 v 6mgT 52 2 1 2 1 2 2 0 2 R v mmgT RgvRmgmvvm 二 轻质杆 当在最高点 v0 0 时认为是临界速度 此时杆受压力 mg 当时杆受压Rgv 0 力 N 随 v 的增大而减小到零 当时 N 0 当时杆受拉力且随 v 的增gRv gRv