高中物理《曲线运动》教案7 新人教版必修2

用心 爱心 专心1 第一节第一节 曲线运动曲线运动 探索 自学尝试解决下列问题探索 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 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 例题探究与解答例题探究与解答 V F1 F F2 6 1 1 用心 爱心 专心2 例例 1 1 如图 6 1 2 是一质点从 A G 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 A D E G 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 说明说明 该题的关键是注意位移的方向与速度方向之间的区别 例例 2 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 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 答案 ABD 说明说明 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 F N 则轨迹必向上弯 即可能为 Bc 例例 3 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 图 6 1 5 A B C D E F G 图 6 1 2 A B C D E F G 图 6 1 3 c b B a A 图 6 1 4 c b B a A 图 6 1 5 FN F N 用心 爱心 专心3 加速度变化的运动必定是曲线运动 分析 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 合作求解合作求解 1 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 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 答案 C 跟踪练习跟踪练习 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 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 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 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 ABCD 图 6 1 6 用心 爱心 专心4 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 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 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 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 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 2 逐渐减小到小于 2 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 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 2 逐渐减小到 2 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 2 逐渐减小到小于 2 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 用心 爱心 专心5 分析 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