5.1 曲线运动-天津市2020年空中课堂人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共26张PPT)

1、 曲线运动高一年级 物理截止到目前为止，我们只研究了物体沿一条直线的运动。事实上，自然界中很多运动的轨迹并不是直线，而是曲线。篮球比赛中，运动员奋力投篮，篮球在空中划过一条弧线进入篮筐。亿万年来地球在接近圆形的轨道上，围绕太阳不停地运转。同学们一定还能列举出更多的物体沿曲线轨迹运动的例子，比如：旋转木马、过山车甚至我们走路时拐一个弯。我们把运动轨迹是曲线的运动称为曲线运动。从这一章开始我们研究曲线运动一、曲线运动的速度方向物体做直线运动时，速度方向与运动的轨迹一致，同学们不妨猜想一下，物体作曲线运动时，速度方向又是怎样的呢？同学们或许会猜想：速度方向与位移方向一致，由起点指向终点。亦或是与曲线

2、轨迹一致，是弯曲的。亦或是沿曲线的切线方向。亦或是.但不论你做如何的猜想，请注意，速度是矢量,在每一个瞬间的方向是唯一确定的。需要说明的是：这里的速度指的是曲线运动的瞬时速度。我们可以通过一个小实验，来体会做曲线运动物体的速度方向：在细线的一端拴上一小块橡皮，抓住细线的另一端，轮动橡皮，使它沿圆周轨迹运动，如果突然放手，橡皮会飞出，我们发现，在不同的瞬间放手，橡皮飞出的线路也是不同的，这一现象说明了什么呢？ 一切物体都具有惯性，松手后，橡皮将沿原来的速度方向继续运动一小段距离，由此反推回去，可知：松手的瞬间橡皮的速度方向也是各不相同的。可见，曲线运动的速度方向是不断改变的。所以曲线运动是变速运

3、动由于位移方向由起点指向终点，一个过程的位移方向是一定的，而曲线运动的速度方向是不断改变的。所以速度方向不可能是位移方向，当然也不可能是弯曲的。我们不妨引入切线的概念，研究这一问题。虽然，速度方向不可能是弯曲的，但仔细观察橡皮的飞出路线，又似乎觉得速度方向与曲线轨迹之间有着某种联系。这是一种怎样的联系呢？AB对于切线，我们并不陌生，在数学中我们学过圆的切线。那么其它曲线的切线又是指什么呢？右图中是一段曲线，A、B为曲线上的两个点，图中的黄点表示B点向A点靠近的轨迹。当B点向A点靠近时，割线的位置和方向不断变化，当B点无限靠近A点时，这条割线就叫做曲线在A点的切线。过A、B作一条直线，叫做曲线的

4、割线。ABPPPPPCDEFPvA物体越靠近A点，从物体所在位置，到A点的平均速度方向，就越接近过A点的切线方向。当物体无限靠近A点时，平均速度等于物体在A点的瞬时速度，方向沿过A点曲线轨迹的切线方向。如果质点P沿曲线从B点向A点运动B、A连线方向就是物体位移方向，也是平均速度方向。明确了曲线的切线概念，我们再来看曲线运动的速度方向vCvBvDvAvFvE结论：曲线运动中，物体在某一点的速度方向，沿曲线轨迹在这一点的切线方向。例如，质点沿曲线从B点向A点运动，经过B、C、D、E、F、A各点的速度方向都沿曲线轨迹在该点的切线方向。BCADEF观察右边的两幅图，你能否说清楚：砂轮打磨下来的炙热微粒

5、和飞出去的链球，分别沿着什么方向运动？思考题砂轮与工件磨擦时产生大量的炙热颗粒，这些颗粒附着在砂轮上，随砂轮外缘沿圆周轨迹运动，脱离砂轮时，沿圆周轨迹的切线飞出。链球被运动员轮动时，在一个圆周轨迹上运动，运动员松手后，链球沿圆周轨迹的切线飞出。既然曲线运动都是变速运动，做曲线运动的物体一定受到合外力的作用。二、物体做曲线运动的条件物体受到怎样的合外力才能做曲线运动呢？因为力是改变物体运动状态（速度的大小与方向）的原因。当速度与合力的方向一致时，根据牛二律可知：加速度方向与速度方向一致，物体做加速直线运动。当速度与合力的方向相反时，根据牛二律可知：加速度方向与速度方向相反，物体做减速直线运动。我

6、们不妨回顾一下合外力对物体运动的影响。怎样的力能使物体拐弯呢？当我们水平抛出一个物体时，会发现物体沿着一条向下弯曲的轨迹做曲线运动，这是由于物体受到了重力的作用，可是，重力作用下物体不一定做曲线运动，如果我们竖直向下抛出物体，物体做加速直线运动。物体在各点的速度方向与重力方向.?如果我们仔细分析刚才的抛体运动会发现一个现象！？mgv1mgv2mgv3不在一条直线上。在这个发现的基础上，结合你的生活经验，想一想：在一个水平面桌上有一个沿直线滚动的小球，如图所示，如果你想让小球拐向左侧。你应对它施加哪个方向的力呢？左右vFF1F2你认为物体做曲线运动的条件是什么呢？物体做曲线运动的条件是：物体受所

7、合外力力方向与速度方向不在同一条直线上。这句话的含义是：一切做曲线运动的物体必须具备三个条件。（1）物体合外力不为零。（2）物体具有速度。（3）速度与合外力不在一条直线上。结论：物体做曲线运动时，速度与曲线轨迹相切，合外力指向曲线轨迹的内侧vF合通过前面的学习，你能说出，曲线运动中，曲线轨迹与速度方向以及合外力方向有怎样的关系呢？思考题：生活小体验走路时拐弯的过程是一个曲线运动，请同学们体验，这个拐弯的力是由那些力提供的？如果地面结冰，变得十分光滑，我们拐弯的动作还能如平时那样流畅吗？走路拐弯时，需要一只脚沿侧向摩擦地面，获得与速度方向成一定角度的静摩擦力。如果地面光滑，脚就不能获得足够的摩擦

8、力进行拐弯，拐弯的动作将变得困难，甚至会被滑倒。课堂练习【例题】 关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）A曲线运动的加速度可能为零。B曲线运动的速度方向与位移方向一致。C一切曲线运动都是变速运动D做曲线运动的物体受到的合力一定变化。C【例题】 关于曲线运动，下列说法正确的是（ ）A物体受到合外力作用，一定做曲线运动。B做曲线运动的物体合外力与速度方向的夹角在某一瞬间可能为零。C做曲线运动的物体受到的合外力可能指向曲线轨迹外侧D做曲线运动的物体速率可能不变。D【例题】与竖直成一定角度抛出一个小物体m，物体沿曲线轨迹运动，如图所示，下列各图中正确描述速度v与加速度a方向的是（ ）vvaaaavvmAABCDmmm【例题】竖直下落的小物体m，在下落的过程中，遇到一阵短暂的水平微风，微风过后物体继续向下运动，微风作用前后物体运动轨迹应为（ ）ABCDBvvvvvF风mgF合v1mg本课小结：1.曲线运动运动轨