高中物理 1.1 曲线运动课件 教科版必修2.ppt

1曲线运动 1 了解曲线运动 知道物体做曲线运动时的瞬时速度的方向 2 通过实验理解物体做曲线运动的条件 并能用于分析曲线运动的一些实例 一 曲线运动的特性 曲线运动的概念运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动 曲线运动的速度方向质点在做曲线运动时 在某一位置的速度方向就是曲线在这一点的 切线方向 曲线运动的性质曲线运动的速度方向时刻在 所以曲线运动是一种 二 曲线运动的条件当运动物体所受的方向跟它的方向不在同一直线上时 物体就做曲线运动 变化 变速运动 合外力 速度 一 曲线运动的特点 轨迹是一条曲线 曲线运动的速度方向 1 质点在某一点 或某一时刻 的速度方向沿曲线在该点的切线方向 2 曲线运动的速度方向时刻改变 速度是描述运动的一个重要的物理量 它既有大小 又有方向 如果物体在运动过程中只有速度大小的改变 而速度方向不变 则物体只能做直线运动 因此 若物体做曲线运动 表明物体的速度方向时刻变化 运动性质是变速运动 1 无论物体做怎样的曲线运动 由于轨迹上各点的切线方向不同 物体的速度方向时刻发生变化 因此 曲线运动一定是变速运动 2 曲线运动是否为匀变速运动决定于物体是否受到恒力作用 如抛体运动中 由于物体只受重力作用 其加速度不变 故物体做匀变速运动 这与物体的运动轨迹无关 二 对物体做曲线运动条件的理解 物体做曲线运动的条件 1 物体受到的合外力方向与其运动方向不共线时 物体做曲线运动 2 根据牛顿第二定律 物体的加速度方向与其合外力方向一致 因此物体做曲线运动时 其加速度方向与它的运动方向不在一条直线上 3 若物体的合外力 或加速度 方向与它的运动方向在一条直线上 物体就做直线运动 直线运动与曲线运动的区别 曲线运动物体的合力f 速度v及轨迹的关系如图1 1 1所示 曲线运动的轨迹与速度方向相切 且弯向合力f所指的一侧 夹在速度方向和合力f的方向之间 图1 1 1 典例1 下列说法正确的是 a 物体在恒力作用下可能做曲线运动b 物体在变力作用下不可能做曲线运动c 做曲线运动的物体 其速度方向与加速度的方向不在同一直线上d 物体在变力作用下有可能做曲线运动 曲线运动的性质和物体做曲线运动的条件 解析物体做曲线运动的条件是 物体所受合外力的方向与它的速度方向不在同一条直线上 这里合外力并未限定是变力还是恒力 物体可以受一个力 也可以受多个力 合力可以是恒力 也可以是变力 所以a d正确 b错误 据牛顿第二定律可知 加速度方向与合外力方向一致 故可判断c也正确 故选a c d 答案acd 借题发挥 1 在判断一个物体是否做曲线运动时 应首先分析物体的受力 确定其合力的方向与速度方向是否在一条直线上 若是则做直线运动 否则做曲线运动 2 做曲线运动的物体速度大小如何变化决定于所受外力的方向与速度方向的夹角 若夹角为锐角 速度变大 若夹角为钝角 速度变小 变式1 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 受到的合外力的方向有可能与速度方向在一条直线上 解析由牛顿第一定律可知 若物体所受合外力为零 则它将保持匀速直线运动或静止状态 不可能做曲线运动 故a正确 物体所受合外力不为零 则加速度不为零 是非平衡状态 故b错 做曲线运动的物体 在曲线上某位置的速度方向 就是该位置曲线的切线方向 曲线上各个点的切线方向均不相同 故c正确 由做曲线运动的条件可知 d不正确 答案ac 典例2 如图1 1 2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方向反向而大小不变 即由f变为 f 在此力作用下 关于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 物体不可能沿曲线bc运动d 物体不可能沿原曲线由b返回a 运动轨迹与力的方向间的关系的应用 图1 1 2 解析物体从a点向b点做曲线运动 所受合外力可能的方向不可能与过b点的切线bb平行 那么当力f突然反向时 物体受的力也不可能与bb直线平行 所以物体不可能沿过b点的切线bb做直线运动 b选项正确 物体仍做曲线运动 由于合力方向的变化 必然导致曲线弯曲的方向与原来相反 因此 物体在所受的力反向后沿曲线bc运动是可能的 c选项不正确 a d选项正确 答案abd 变式2 质点在一平面内沿曲线由p运动到q 如果用v a f分别表示质点运动过程中的速度 加速度和受到的合外力 下列各图中所标方向可能正确的是 解析做曲线运动物体的速度方向为曲线上该点的切线方向 f与v方向不在一条直线上 做曲线运动的物体加速度方向总是指向曲线的内侧 故选项d正确 答案d 足球赛场上如何踢出 香蕉球 自从贝利1966年在伦敦世界杯赛中踢出了第一个 美丽的弧线 后 香蕉球 便成为越来越多大牌球星们的基本功和拿手戏 被誉为 万人迷 和 英格兰圆月弯刀 的贝克汉姆一次次用最优雅的 贝氏弧线 博得世界的喝彩 金左脚 卡洛斯的 炮打双灯 为足球史留下了一段佳话 而 绿茵拿破仑 普拉蒂尼踢出的 香蕉球 横向飘移量竟达5米之多 使他成为当下无人挑战的 任意球王 如图1 1 3所示 图1 1 3 香蕉球 为什么会在飞行中拐弯 它蕴含了什么力学原理 让我们先看看附图 图中的线代表的是空气流动的情形 图1 1 4甲代表足球在没有旋转下水平运动的情形 当足球向前运动 空气就相对于足球向后运动 图1 1 4乙代表足球只有旋转而没有水平运动的情形 当足球转动时 四周的空气会被足球带动 形成旋风式的流动 图1 1 4丙代表水平运动和旋转两种运动同时存在的情形 也即是 香蕉波 的情形 图1 1 4 这时候 足球右面空气流动的速度较左面大 根据流体力学的伯努利方程 常数 流体速度较大的地方气压会较低 因此足球右面的气压较左面低 产生了一个向右的力 结果足球一面向前走 一面承受一个把它推向右的力 造成了弯曲球 原来我们在日常生活中也经常应用这个原理使物体在流体中的运动方向改变 例如飞机和帆船的运作都是基于这个原理 典例3 如图1 1 5所示 小钢球m以初速v0在光滑水平面上运动后 受到磁极的侧向作用力而做图示的曲线运动到d点 从图中可知磁极的位置及极性可能是 a 磁极在a位置 极性一定是n极b 磁极在b位置 极性一定是s极c 磁极在c位置 极性一定是n极d 磁极在b位置 极性无法确定 图1 1 5 解析钢球受磁极的吸引力而做曲线运动 运动方向只会向吸引力的方向偏转 因而磁极位置只可能在b点而不可能在图中的a点或c点 又磁极的n极或s极对钢球都有吸引力 故极性无法确定 答案d 曲线运动的性质和物体做曲线运动的条件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 速率b 速度c 加速度d 合外力 解析做曲线运动的物体 其速度沿切线方向 由于曲线上各点切线方向不同 故物体做曲线运动的过程中速度的方向一定变化 但速度的大小即速率不一定变化 由于速度是一矢量 方向变了 速度即变了 做曲线运动的物体所受合外力与速度不共线 但合外力可以是恒力 加速度可以恒定 综上所述b项对 a c d错 答案b 运动轨迹与力的方向间的关系的应用2 从高处斜向下抛出的物体在各个时刻的速度 加速度方向如图1 1 6所示 其中正确的是 a 图 a b 图 b c 图 c d 图 d 图1 1 6 解析物体在飞行过程中只受重力 方向竖直向下 所以加速度的方向竖直向下 b d 图错 在曲线运动中 速度的方向时刻改变 而图 a 中速度的方向保持不变 a 图错 图 c 中速度和加速度的方向都正确 应选图 c 答案c 3 一个物体以初速度v0从a点开始在光滑的水平面上运动 一个水平力作用在物体上 物体的运动轨迹如图1 1 7中的实线所示 b为轨迹上的一点 虚线是经过a b两点并与轨迹相切的直线 虚线和实线将水平面分成五个区域 则关于施力物体的位置 下列各种说法中正确的是 图1 1 7 a 如果这个力是引力 则施力物体一定在 区域中b 如果这个力是引力 则施力物体可能在 区域中c 如果这个力是斥力 则施力物体一定在 区域中d 如果这个力是斥力 则施力物体可能在 区域中 解析物体做曲线运