2024版新教材高中物理第五章抛体运动1.曲线运动导学案新人教版必修第二册

1．曲线运动核心素养定位物理观念(1)知道什么是曲线运动．(2)知道曲线运动的瞬时速度方向．(3)知道物体做曲线运动的条件．科学思维(1)能用极限思想理解曲线运动的瞬时速度方向，并会在轨迹图上画出某点的速度方向．(2)理解曲线运动是变速运动．(3)会运用牛顿运动定律分析讨论物体做曲线运动的条件．科学态度与责任认识生活、生产中的曲线运动的实例，体会物理学研究的很多问题就在身边．一、曲线运动的速度方向1．切线：如图所示，当B点非常非常________A点时，这条________就叫作曲线在A点的切线．2．速度方向：质点在某一点的速度方向，沿________在这一点的________方向．时刻改变3．运动性质：曲线运动是________运动．加速度一定不为零二、物体做曲线运动的条件1．动力学角度：当物体所受合力的方向与它的速度方向________________时，物体做曲线运动．无力不拐弯，拐弯必有力2．运动学角度：物体的加速度方向与它的________不在同一直线上时，物体做曲线运动．加速度可变可不变【情境思考】F1大奖赛是目前世界上速度最快、费用最昂贵、技术最高的比赛，也是方程式汽车赛中最高级别的比赛．如图为在弯道上高速行驶的F1赛车，请对以下结论作出判断．(1)赛车做曲线运动时，速度时刻发生变化．()(2)赛车做曲线运动时，合力的方向和速度的方向可能在同一条直线上．()(3)赛车做曲线运动时，合力一定不为零．()(4)赛车做曲线运动时，加速度一定不为零．()1旋转雨伞抛出的水滴和砂轮打磨下来的炽热微粒抛出的水滴、炽热的微粒皆沿边缘某点的切线方向飞出．2飞机投放物资，为什么物资做曲线运动？分析：物资离开飞机后，由于惯性，具有与飞机相同的初速度．物资只受重力，初速度方向与重力方向成90°角，所以物资做曲线运动．物体做曲线运动时，关于受力(加速度)的“一定”与“不一定”(1)“一定”：物体所受合力(具有的加速度)一定不为零，物体所受合力(具有的加速度)的方向与其速度方向一定不在同一条直线上．(2)“不一定”：物体所受合力(具有的加速度)不一定变化，即物体所受合力(具有的加速度)可以是恒定的，也可以是变化的．目标一曲线运动及其速度方向【导思】下面两幅图片分别为抛出的篮球和过山车的运动情况．请思考：(1)如何确定它们运动过程中在某一位置的速度方向？(2)它们运动过程中的速度恒定吗？【归纳】1．曲线运动的速度(1)质点在某一时刻(某一位置)速度的方向与这一时刻质点所在位置处的切线方向一致，故其速度的方向时刻改变．(2)物体做曲线运动时，运动方向不断变化，即速度方向一定变化，但速度的大小不一定变化．2．曲线运动的性质及分类(1)性质：速度是矢量，因为速度方向时刻发生变化，所以曲线运动一定是变速运动．(2)分类曲线运动是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动，如匀变速直线运动．【典例】例1下列说法正确的是()A．做曲线运动的物体速度方向一定发生变化B．速度方向发生变化的运动一定是曲线运动C．速度变化的运动一定是曲线运动D．加速度变化的运动一定是曲线运动例2如图所示，甲图是从高空拍摄的北京冬奥会钢架雪车赛道的实景图，乙图是其示意图．比赛时，运动员从起点沿赛道快速向终点滑去，先后经过A、P、B、C、D五点．运动员速度方向与经过P点的速度方向最接近的是()A．A点B．B点C．C点D．D点目标二物体做曲线运动的条件【导思】(1)图甲为抛出的石子在空中运动的部分轨迹，图乙是水平面上一小钢球在磁体作用下的部分运动轨迹．请在图中画出物体在A、B、C、D四点的受力方向和速度方向．(不计空气阻力与摩擦阻力)(2)物体做曲线运动的条件是什么？(3)上面两种情况下，轨迹、速度方向与合力方向三者有什么关系？【归纳】1．物体做曲线运动的条件合力方向与速度方向不在同一条直线上．这包含三个层次的内容：初速度不为零；合力(加速度)不为零；合力方向与速度方向不在同一条直线上．2．曲线运动中合力方向、速度方向与轨迹的关系3．合外力与速率变化的关系假设合外力方向与速度方向的夹角为α，则存在三种情况：(1)α为锐角时，速率增大，如图甲；(2)α为直角时，速率不变，如图乙；(3)α为钝角时，速率减小，如图丙．【典例】例3[2023·吕梁市高一期中]曲线运动是自然界中普遍存在的运动形式，下面关于曲线运动的说法，正确的是()A．物体只要受到变力的作用，就会做曲线运动B．物体在恒定的合力作用下一定会做直线运动C．物体做曲线运动时，合力方向可能发生变化，也可能不变D．若物体在大小不变的合力作用下做曲线运动，则一定是匀变速曲线运动例4如图所示为汽车在水平地面转弯的示意图．关于转弯时汽车速度及汽车所受合外力F的方向，下列图示可能正确的是()1．(多选)如图所示，小明同学沿圆形跑道以恒定速率晨练．下列说法正确的是()A．小明做匀速运动，其加速度为零B．小明做变速运动，其加速度不为零C．小明所受合力为零，处于平衡状态D．小明的速度大小不变，但方向时刻变化2．2022年3月，在F1锦标赛巴林站比赛中，中国车手周冠宇获得第10名，取得生涯首个积分．假如某赛车在弯道上高速行驶时突然后轮脱离赛车，关于脱离赛车后的车轮的运动情况，以下说法正确的是()A．仍然沿着汽车行驶的弯道运动B．沿着与弯道垂直的方向飞出C．沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道D．上述情况都有可能3．如图所示情况中，下列说法正确的是()A．离开砂轮的炽热微粒处于平衡状态B．链球在手的牵引下做曲线运动，链球可能处于平衡状态C．飞出去的链球受到一个向前的力D．不计空气阻力，飞出去的链球做匀变速曲线运动4．[2023·合肥高一检测]如图所示，一小球在光滑的水平面上以初速度v0向右运动，运动过程中要穿过一段水平向北的风带ab，经过风带时风会给小球一个向北的水平恒力，其余区域无风力．则小球经过风带时及过风带后的轨迹正确的是()5．一个小球在水平桌面上运动，当小球运动至P点时，开始受到恒定外力的作用，运动轨迹如图所示，AP为直线，PB为曲线．对于小球受到的外力的方向，下列说法正确的是()A．该外力可能沿x轴正方向B．该外力可能沿x轴负方向C．该外力可能沿y轴正方向D．该外力可能沿y轴负方向1．曲线运动导学掌握必备知识一、1．接近割线2．曲线切线3．变速二、1．不在同一直线上2．速度方向情境思考答案：(1)√(2)×(3)√(4)√共研突破关键能力目标一提示：(1)物体在某一位置的速度方向为这一位置轨迹的切线方向．(2)它们做曲线运动时速度方向时刻发生改变，故其速度不恒定．[例1]解析：做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化，故A正确；速度方向发生变化的运动不一定是曲线运动，如物体做往复直线运动，故B错误；速度是矢量，速度的变化包括大小和方向的变化，如匀变速直线运动，物体速度大小发生变化，但不是做曲线运动，故C错误；做直线运动的物体加速度也可以变化，如变加速直线运动，故D错误．答案：A[例2]解析：曲线运动某点的速度方向沿着该点的切线方向．由图可知，运动员速度方向与经过P点的速度方向最接近的是A点，A正确．答案：A目标二提示：(1)各点受力方向和速度方向如图所示．(2)物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上．(3)轨迹、速度方向、合力方向三者不共线，合力指向轨迹的凹侧，轨迹夹在速度方向与合力方向之间．[例3]解析：当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，A、B错误；物体做曲线运动时，其所受合力的方向与速度方向不在同一直线上，合力的方向可能发生变化，也可能不变，C正确；做匀变速曲线运动的物体所受的合力恒定不变，而不只是合力大小不变，D错误．答案：C[例4]解析：汽车转弯时做曲线运动，则速度方向沿轨迹的切线方向，所受的合外力指向轨迹的凹侧，则正确的图可能为D.答案：D精练落实学科素养1．解析：小明做曲线运动，其速度方向时刻变化，做变速运动，一定存在加速度，所受合力一定不为零，故选项B、D正确，A、C错误．答案：BD2．解析：赛车沿弯道行驶，任一时刻车轮的速度方向都是运动轨迹上对应点的切线方向．脱离赛车的后轮的速度方向就是运动轨迹上脱离点的切线方向．所以C项正确．答案：C3．解析：离开砂轮的微粒受到外力作用，不处于平衡状态，故选项A错误；链球在手的牵引下做曲线运动，链球所受合力不为零，链球不可能处于平衡状态，故选项B错误；飞出去的链球由于惯性向前运动