高中物理《曲线运动》教案7 新人教版必修2.doc

第一节 曲线运动探索：自学尝试解决下列问题为什么说曲线运动一定是一个变速运动？ 曲线运动中速度的方向不断变化，所以曲线运动必定是一个变速运动。运动的物体受到力的作用，试分析以下情况下，力F对物体运动的速度V的影响：（1）力F与速度V的方向相同： 力的作用效果是使速度的大小不断变大，速度的方向保持不变。（2）力F与速度V的方向相反：力的作用效果是使速度的大小不断变小，速度的方向保持不变。（3）力F与速度V的方向互相垂直：力的作用效果是使速度的方向不断变化，速度的大小保持不变。（4）力F与速度V的方向成某一角度：力的作用效果是：将力F沿速度的方向和垂直于速度的方向进行分解成两个力F1和F2, F1使速度的大小不断变化， F2时速度的方向发生变化。3、归纳得出物体做曲线运动的条件：当力F与速度V的方向不共线时，速度的方向必定发生变化，物体将做曲线运动。要点归纳理解曲线运动是一个变速运动速度是一个矢量，既有大小，又有方向。假如在运动过程中只有速度的大小的变化，而物体的速度方向不变，则物体只能作直线运动，因此，若物体做曲线运动，表明了物体的速度方向发生的变化。因为速度是一个矢量，方向变化了，即使大小不变，速度这个物理量也发生了变化，所以曲线运动一定是变速运动。物体做曲线运动的条件 V F1F F26-1- 1曲线运动既然是一个变速运动，就一定有加速度，物体所受的合外力一定不为零。当合外力的方向与速度方向共线时，加速度的方向也必与速度方向共线，物体做的是加速直线运动或减速直线运动。这样，欲使物体作曲线运动，合外力的方向也必与速度方向不共线。如图6-1-1，若我们将F用其两个互相垂直的分力来取代，（其中一个沿v的方向，另一个沿与v垂直的方向），这时可以看出，F1产生的效果是用来改变v的大小，而方向的改变只能由F2来完成了。力对物体运动的影响当F与v方向共线时，F的作用效果主要是改变速度的大小，也改变速度的方向。当F与v方向垂直时，产生的加速度方向与v垂直，这时F起到改变v的方向的作用。（3）当F与v方向成某一角度，如图6-1-1，将F用其两个分力F1, F2来取代，F1与v共线，改变v的大小。F2与v垂直，改变v的方向。因此，F既能改变v的大小，又能改变v的方向。4、注意两点：第一，曲线运动中的某段时间内的位移方向与某时刻的速度方向不同。位移方向是由起始位置指向末位置的有向线段。速度方向则是沿轨迹上该点的切线方向。第二，曲线运动中的路程和位移的大小一般不同。路程是指路径的长度，位移的大小则是始末位置间有向线断的长度。例题探究与解答例1 如图6-1-2是一质点从AG 的轨迹曲线，B、C、D、E、F是轨迹上的点，请你画出质点在轨迹各点的瞬时速度方向，作出AD、EG的位移矢量。分析：瞬时速度方向与曲线上该点切线方向一致，故应如图6-1-3所示；位移矢量即连接初末位置的有向的线段，如图6-1-3所示。ABCDEFG图6-1-2ABCDEFG图6-1-3说明该题的关键是注意位移的方向与速度方向之间的区别。 c b B a A图6-1-4例2如图6-1-4所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B,这时突然使它所受力反向，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、物体不可能沿曲线Ba运动B、物体不可能沿直线Bb运动C、物体不可能沿直线Bc运动 D、物体不可能沿原曲线由B返回A 分析：本题考查曲线运动条件。物体受力方向与速度方向不在一条直线上时，物体将做曲线运动，力的方向是指向轨迹弯曲的一侧的，AB曲线向下弯曲,说明力F沿某一方向指向AB弯曲一侧；若换成-F，其方向指向另一侧，故曲线要向上弯曲，物体可能沿Bc方向运动，如果物体在B点不受力，物体可能沿Bb方向做匀速直线运动；如果物体受力不变，则物体可能沿Ba曲线运动，故此时只有可能沿曲线Bc运动。 c b B a A图6-1-5FNFN答案：ABD图6-1-5说明 根据曲线运动物体所受合力必指向曲线凹侧也可判定。该题中可依据法向分力改变速度方向，从而影响轨迹走向判断：如图6-1-5所示，物体在B点所受恒力必有垂直于速度方向的法向力FN，当合力反向后，FN必反向变为FN，则轨迹必向上弯，即可能为Bc。例3 下面说法中正确的是（ ）做曲线运动物体的速度方向必定是变化的速度变化的运动必定是曲线运动加速度恒定的运动不可能是曲线运动加速度变化的运动必定是曲线运动分析：在曲线运动中，运动质点在任一点的速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向，所以曲线运动的速度方向一定变化，所以A正确；速度是矢量，既有大小又有方向，速度大小或方向其中一个变化或两个都变化，速度就变化。若速度大小变化，方向不变，且速度方向与加速度方向在一条直线上，物体就做变速直线运动，故B不正确；物体做曲线运动的条件是加速度方向与速度方向不在一条直线上，而不是要求加速度是否为恒量，C不正确；加速度是矢量，既有大小又有方向，若加速度方向不变，仅是大小变化，且加速度方向与速度方向在一条直线上时，物体做变加速度直线运动，所以D不正确。答案A说明：解答此题，要注意理解物体做曲线运动的条件和物体做曲线运动的特点，进一步理解速度、加速度的矢量性及速度、加速度变化的特征。 合作求解1. 一物体由静止开始下落一小段时间后，突然受一恒定水平风力的影响，但着地前一小段时间风突然停止，则其运动轨迹的情况可能是图6-1-6中的( )ABCD图6-1-6物体的运动可分为 个过程， 它们分别是：分析这几个过程的起始速度分析这几个过程的受力情况：根据直线运动或曲线运动的条件判断各阶段的轨迹：根据直线和曲线运动轨迹的特点画出曲线的轨迹：答案：C跟踪练习一、选择题做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量是（ ）A.速率B.速度C.合外力 D.加速度分析：曲线运动中速度的方向必定发生变化，所以速度必定发生变化。选项B正确一质点做曲线运动，在运动的某一位置，它的速度方向、加速度方向、以及所受的合外力方向的关系是（ ）速度、加速度、合外力的方向有可能都相同 加速度与合外力的方向一定相同加速度方向与速度方向一定相同速度方向与合外力方向可能相同，也可能不同 分析：由牛顿第二定律可知，加速度方向必定与合外力方向一致，选项B正确3、物体受几个力的作用而做匀速直线运动，若突然撤去其中一个力，它可能做（ ）匀速直线运动匀加速直线运动匀减速直线运动曲线运动 分析：物体在几个力的作用下做匀速直线运动，说明物体处于平衡状态，撤掉其中一个力其它几个力的合力必定与这个力大小相等方向相反，若这几个力的合力与原来物体运动方向相同则作匀加速直线运动;若与原来方向相反，则作匀减速直线运动；若与原来的运动方向不在一条直线上则作曲线运动。故选项BCD正确4、质点在三个力F1、F2、F3的作用下保持静止状态，若突然撤去F1 ,则质点（ ）一定做匀变速运动一定做直线运动一定做非匀变速直线运动一定做曲线运动分析：物体在三个力的作用下保持静止状态，突然撤去F1，则其另外两个力的合力与F1大小相等方向相反，物体在这个合力的作用下由静止开始作匀变速直线运动。故选项AB正确5、关于物体的运动，下列说法中正确的是（ ）物体做曲线运动时，它所受的合力一定不为零做曲线运动物体，有可能处于平衡状态做曲线运动物体，速度的方向一定时刻改变做曲线运动物体，受到的合外力方向有可能与速度的方向在一条直线上分析：物体作曲线运动的条件就是所受的合外力不为零，且其所受的合外力方向与速度方向不在一条直线上，故选项AC正确6、一质点受到两个力F1和F2的作用。由静止开始运动一段时间后，保持两个力的方向不变，其中力F1突然增大，则此后质运动情况下列说法中正确的是：可能做变加速曲线运动一定做匀变速曲线运动一定做匀加速直线运动在相等时间内质点的速度的变化量一定相等分析：质点由静止沿着两个力的合力方向作匀加速直线运动，当力F1突然增大时，合力方向不再沿原来的运动方向，故一定做曲线运动，又因为F1增大以后合力再不变化，故选项B正确填空7、做曲线运动的物体，在某点的瞬时速度的方向就是通过这一点沿曲线的 方向，因而做曲线运动的物体的速度的方向 ，所以曲线运动是一种 。 分析：曲线运动中速度的方向就是沿曲线上该点的切线方向，速度的方向随时变化，所以曲线运动是一种变速运动。8、物体受恒力作用，力的方向和运动方向的夹角由大于逐渐减小到小于的过程中，物体运动轨迹是 线，运动速度大小的变化情况是 。分析：合外力的方向与速度方向不在一条直线上，故物体作曲线运动；当力的方向与运动方向的夹角由大于逐渐减小到的过程中，合外力作负功，速度变小；当力的方向与运动方向的夹角由逐渐减小到小于的过程中，合外力作正功，速度变大，故运动速度大小的变化情况为先变小后变大。三、综合题 9、人在平地上走路时，如果让两个脚掌轮流向后蹬地，人就一直向前走，如果让左脚掌向左后方蹬地，人就向右前方转弯，若让右脚掌向右后方蹬地，人就向左前方转弯。试用牛顿运动定律及物体做直线或做曲线运动的条件，说明上述人行走的方式。 分析：人在走路时，两只脚掌轮流向后蹬地，给地一个向后的静摩擦力，由牛顿第三定律可知，地面同时给人一个向前的静摩擦力作用，人就向前行走。当左脚掌向左后方蹬地时，人给地一个向左后方的力，地同时给人一个向右前方的力，这个力改变人的运动状态，而产生一个与此速度不在一条直