2017-2018学年套餐之高一物理粤教版必修2讲义第一章第一节

第一节什么是抛体运动[学习目标]1.知道什么是抛体运动.2.知道曲线运动的速度方向，理解曲线运动的性质.3.知道物体做直线或曲线运动的条件，会确定轨迹弯曲方向与受力方向的关系.一、抛体运动1.定义：将物体以一定的初速度向空中抛出，仅在重力作用下物体所做的运动叫做抛体运动.2.做抛体运动的条件：(1)有一定的初速度；(2)只受重力.3.运动性质：由于物体只受重力作用，抛体的加速度a＝g，故抛体运动是匀变速运动.二、抛体运动的速度方向1.速度方向：在曲线运动中，质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向就是曲线上这点的切线方向.2.曲线运动的性质：曲线运动的速度方向时刻在改变，曲线运动是一种变速运动.3.曲线运动的分类匀变速曲线运动：加速度恒定.非匀变速曲线运动：加速度变化.三、物体做直线或曲线运动的条件1.物体做直线运动的条件：物体所受合力(加速度)的方向与速度方向在同一直线上.2.物体做曲线运动的条件：物体所受合力(加速度)的方向与速度方向不在同一直线上.这包含三个层次的内容：(1)初速度不为零；(2)合力不为零；(3)合力与速度方向不共线.3.曲线运动的轨迹特点做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切且向合力方向弯曲，而且处在速度方向与合力方向构成的夹角之间(如图1所示).即合力指向曲线的凹侧.图1[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)做抛体运动的物体，速度可能不变.(×)(2)曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动.(√)(3)物体的速度不断改变，它一定做曲线运动.(×)(4)做曲线运动物体的位移大小可能与路程相等.(×)(5)做曲线运动物体的合力一定是变力.(×)(6)做曲线运动的物体一定有加速度.(√)2.小文同学在探究物体做曲线运动的条件时，将一条形磁铁放在桌面的不同位置，让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹.图2中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小钢珠的运动轨迹是__________(填轨迹字母代号)，磁铁放在位置B时，小钢珠的运动轨迹是__________(填轨迹字母代号).实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向__________(选填“在”或“不在”)同一直线上时，物体做曲线运动.图2答案bc不在解析因为磁铁对小钢珠只能提供引力，磁铁在A处时，F与v0同向，小钢珠做变加速直线运动，运动轨迹为b；当磁铁放在B处时，F与v0不在同一直线上，引力指向曲线的凹侧，运动轨迹为c.当合外力方向与速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动.一、曲线运动的速度方向、抛体运动特点[导学探究](1)如图3所示，砂轮上打磨下来的炽热的微粒沿砂轮的切线飞出，其速度方向不断变化，那么如何确定物体在某一点的速度方向？图3(2)曲线运动一定是变速运动吗？(3)曲线运动可能是匀变速运动吗？(4)物体做曲线运动时，加速度可以为零吗？为什么？答案(1)从题图可以看出，从砂轮上打磨下来的炽热微粒沿脱落点的切线方向飞出，所以物体在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向.(2)由于曲线运动的速度方向时刻在变化，不论其速度大小是否变化，其速度一定变化，因此曲线运动一定是变速运动.(3)曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受的合外力情况.合外力为恒力，物体做匀变速曲线运动；合外力为变力，物体做非匀变速曲线运动.(4)不可以，物体做曲线运动时，速度不断变化，所以加速度一定不为零.[知识深化]1.曲线运动的速度方向：做曲线运动的物体的速度方向在其轨迹的各点的切线方向上，物体的速度方向时刻发生变化.2.抛体运动的理解：(1)抛体运动特点：①具有初速度，初速度的方向不确定.②只受重力作用.当物体所受空气阻力与重力相比可忽略不计时，抛出物体的运动可视为抛体运动.(2)运动性质：由于物体只受重力作用，抛出物体的加速度a＝g恒定，因此抛体运动一定是匀变速运动.(3)轨迹：直线或曲线①当物体的初速度方向竖直向上或向下时，物体做匀变速直线运动.②当物体的初速度方向不在竖直方向上时，物体做匀变速曲线运动，并且抛体运动的轨迹总是向下弯曲的.

(4)抛体运动的几种形式(如图4所示)图4例1下列关于抛体运动的说法正确的是()A.做抛体运动的物体，只有当做直线运动时才为匀变速运动B.做抛体运动的物体，只有做曲线运动时速度才发生变化C.物体无论做怎样的抛体运动，一定做匀变速运动D.将物体沿某一倾斜方向抛出时，运动不一定是匀变速运动答案C解析做抛体运动的物体，由于只受重力作用，加速度恒为重力加速度，因此抛体运动不论轨迹是直线还是曲线，均为匀变速运动，速度一定发生变化，故A、B、D错，C正确.例2如图5所示，物体沿曲线由a点运动至b点，关于物体在ab段的运动，下列说法正确的是()图5A.物体的速度可能不变B.物体的速度不可能均匀变化C.a点的速度方向由a指向bD.ab段的位移大小一定小于路程答案D解析做曲线运动的物体的速度方向时刻改变，即使速度大小不变，速度方向也在不断发生变化，故A项错误；做曲线运动的物体必定受到力的作用，当物体所受到的合力为恒力时，物体的加速度恒定，速度均匀变化，B项错误；ɑ点的速度方向沿ɑ点的切线方向，C项错误；做曲线运动的物体的位移大小必小于路程，D项正确.二、物体做曲线运动的条件[导学探究](1)图6甲是抛出的石子在空中划出的弧线，图乙是某卫星绕地球运行的部分轨迹.请画出物体在A、B、C、D四点的受力方向和速度方向.图6(2)用一块磁铁，如何使小钢球做以下运动：①加速直线运动；②减速直线运动；③曲线运动.(3)物体做曲线运动的条件是什么？答案(1)各点受力方向和速度方向如图所示.(2)①把磁铁放置在小钢球运动方向的正前方；②把磁铁放置在小钢球运动方向的正后方；③把磁铁放置在小钢球运动方向的某一侧.(3)所受合力方向与速度方向不共线.[知识深化]1.物体做曲线运动的条件：当物体受到的合力的方向与其运动方向不共线时，物体将做曲线运动，与其受到的合力大小是否变化无关.2.合外力与运动轨迹的关系：物体运动时其轨迹总偏向合外力所指的一侧，或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧.例3曲线运动是自然界更为普遍的运动形式，下面关于曲线运动的一些说法中，正确的是()A.物体只要受到变力的作用，就会做曲线运动B.物体在方向不变的外力作用下一定会做直线运动C.物体在方向不断变化的外力作用下一定会做曲线运动D.物体在大小不变的外力作用下必做匀变速曲线运动答案C解析若力与初速度方向不在一条直线上，物体做曲线运动，A、B错误.物体所受的外力方向不断变化，表明外力不会与速度始终共线，故在该外力作用下物体一定会做曲线运动，C对.做匀变速曲线运动物体的受力恒定不变，而不光是受力大小不变，D错误.例4汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶.图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是()答案D解析A选项中力的方向与速度方向相同，B选项中力的方向与速度方向相反，这两种情况下汽车会做直线运动，不符合实际，A、B错误；物体做曲线运动时，合力的方向指向运动轨迹的凹侧，故C错误，D对.针对训练一物体由静止开始自由下落，一小段时间后突然受一恒定水平向右的风力的影响，但着地前一段时间内风突然停止，则其运动的轨迹可能是()答案C解析物体自由下落到某处突然受一恒定水平向右的风力，则轨迹应向右弯曲，且弯点的切线方向应竖直向下，故A、B、D都错；撤去风力后，物体只受重力，即合外力向下，轨迹应向下弯曲，只有C符合，故C正确.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”：物体受到的合外力(加速度)一定不为零.物体所受合外力(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”：物体受到的合外力(加速度)不一定变化，即物体受到的合外力可以是恒力，也可以是变力.1.(抛体运动的理解)关于抛体运动，下列说法中正确的是()A.将物体向空中抛出，物体就做抛体运动B.物体只在重力作用下的运动就是抛体运动C.在匀速直线飞行的飞机上跳下的伞兵，做抛体运动D.物体有一定的初速度，仅在重力作用下的运动为抛体运动答案D解析将物体向空中抛出，若物体还受到空气的阻力，物体就不做抛体运动.故A错误；物体只在重力作用下的运动，若初速度为0，物体做自由落体运动，不是抛体运动，故B错误；伞兵在降落伞张开前后，空气阻力的作用都不能忽略，故伞兵不做抛体运动，C错误.2.(曲线运动的速度方向)从高处水平抛出的物体在各个时刻的速度、加速度方向如图所示，其中正确的是()答案C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A图中速度的方向保持不变，A图错；C图中速度和加速度的方向都正确，应选C.3.(曲线运动的条件)对做曲线运动的物体，下列说法正确的是()A.速度方向与合外力方向不可能在同一条直线上B.加速度方向与合外力方向可能不在同一条直线上C.加速度方向与速度方向有可能在同一条直线上D.合外力的方向一定是变化的答案A解析由物体做曲线运动的条件可知，速度方向与合外力方向不可能在同一条直线上，所以A正确；根据牛顿第二定律，加速度与合外力一定同向，所以B、C不正确；在恒力作用下，物体也可以做曲线运动，只要合外力方向与速度方向不共线就可以，所以D不正确，故选A.4.(合力与曲线运动)(多选)质量为m的物体，在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动，保持F1、F2不变，仅将F3的方向改变90°(大小不变)后，物体可能做()A.加速度大小为eq\f(F3,m)的匀变速直线运动B.加速度大小为eq\f(\r(2)F3,m)的匀变速直线运动C.加速度大小为eq\f(\r(2)F3,m)的匀变速曲线运动D.匀速直线运动答案BC解析物体在F1、F2、F3三个共点力作用下做匀速直线运动，必有F3与F1、F2的合力等大反向，当F3大小不变，方向改变90°时，F1、F2的合力大小仍为F3，方向与改变方向后的F3夹角为90°，故F合＝eq\r(2)F3，加速度a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(\r(2)F3,m).若初速度方向与F合方向共线，则物体做匀变速直线运动；若初速度方向与F合方向不共线，则物体做匀变速曲线运动.综上所述，本题选B、C.课时作业选择题(1～8为单项选择题，9～14为多项选择题)1.某次地震中，运输机不断向灾区空投救灾物资，地面上的人与飞行员看到空中下落的物资的运动情况是(空气阻力忽略不计)()A.都是竖直下落B.都沿曲线下落C.地面上的人看到的是沿曲线下落D.飞行员看到的是沿曲线下落答案C2.下列运动属于抛体运动且轨迹是直线的是()A.水平射出的子弹B.竖直向上抛出的石块C.火箭的加速升空过程D.宇宙飞船的返回舱安全软着陆过程答案B解析水平射出的子弹所受重力竖直向下，是曲线运动，A错；竖直向上抛出的石块，初速度与重力在一条直线上，运动轨迹是直线，B正确；火箭加速升空的过程中，受重力和竖直向上的推力，它的运动不属于抛体运动，C错；宇宙飞船的返回舱软着陆过程受重力和竖直向上的阻力作用，不属于抛体运动，故D错.3.关于曲线运动，下列说法中正确的是()A.做曲线运动的物体，在一段时间内运动的路程可能为零B.曲线运动一定是匀速运动C.在平衡力作用下，物体可以做曲线运动D.在恒力作用下，物体可以做曲线运动答案D解析做曲线运动的物体，在一段时间内可能回到出发点，但路程不为零，位移可能为零，A错误；曲线运动的速度方向一定变化，所以一定是变速运动，B错误；由牛顿第一定律可知，在平衡力作用下，物体一定做匀速直线运动或处于静止状态，C错误；不论是否为恒力，只要物体受力方向与物体速度方向不共线，物体就做曲线运动，所以D正确.4.如图1是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动.图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是()图1A.M点 B.N点C.P点 D.Q点答案C解析根据轨迹弯曲的方向，可以判定粒子受力的方向大体向上，与粒子和重金属原子核的点的连线的方向相反，故M、N、P、Q轨迹上的四点的加速度的方向中，只有P点标出的方向是正确的.5.若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合力F的方向，如图所示.则可能的轨迹是()答案B解析物体做曲线运动时，速度沿曲线的切线方向，合力方向和速度方向不共线，且指向曲线凹的一侧，则运动轨迹在合力与速度之间，且向合力的方向弯曲.6.翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目.如图2所示，翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下，过M点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过A、B、C三点.下列说法正确的是()图2A.过山车做匀速运动B.过山车做变速运动C.过山车受到的合力等于零D.过山车经过A、C两点时的速度方向相同答案B解析过山车做曲线运动，其速度方向时刻变化，速度是矢量，故过山车的速度是变化的，即过山车做变速运动，A错，B对；做变速运动的过山车具有加速度，由牛顿第二定律可知过山车所受合力一定不为零，C错；过山车经过A点时，速度方向竖直向上，经过C点时，速度方向竖直向下，D错.7.一个质点在恒力F作用下，在xOy平面上从O点运动到B点的轨迹如图3所示，且在A点时的速度方向与x轴平行，则恒力F的方向可能是()图3A.沿＋x方向B.沿－x方向C.沿＋y方向D.沿－y方向答案D解析根据曲线运动的轨迹位于速度方向和合力方向所夹的范围内且向合力方向弯曲，可知B、C错误；若恒力F沿＋x方向则速度方向不可能与x轴平行，故A错误，所以正确选项为D.8.一运动物体经过P点时，其速度v与合力F的方向不在同一直线上，当物体运动到Q点时，突然使合力的方向与速度方向相同直至物体运动经过M点，若用虚线表示物体的运动轨迹，则下列图中可能正确的是(其中C、D选项中的QM段均是直线)()答案C解析经过P点时，其速度v与合力F的方向不在同一直线上，物体做曲线运动，合力应该指向轨迹的内侧，当合力方向与速度方向平行时，物体做直线运动，所以从Q到M做直线运动，故C正确.9.关于曲线运动的速度，下列说法正确的是()A.速度的大小与方向都在时刻变化B.速度的大小不断发生变化，速度的方向不一定发生变化C.速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化D.质点在某一点的速度方向就是轨迹上该点的切线方向答案CD解析做曲线运动的物体，速度的大小可以不发生变化，但速度的方向一定会发生变化，故A、B错误，C正确；质点在某一点的速度方向就是轨迹上该点的切线方向，D正确.10.如图4所示，一个质点沿轨道ABCD运动，图中画出了质点在各处的速度v和质点所受合力F的方向，其中可能正确的是()图4A.A位置 B.B位置C.C位置 D.D位置答案BD解析当F＝0时，物体将做直线运动，故A错误；曲线上点的速度方向为该点的切线方向，物体弯曲的方向与受力的方向相同，故B、D正确；物体弯曲的方向与受力的方向相同，不能相反，故C错误.11.关于做曲线运动物体的速度和加速度，下列说法中正确的是()A.速度方向不断改变，加速度方向不断改变B.速度方向不断改变，加速度一定不为零C.加速度越大，速度的大小改变得越快D.加速度越大，速度改变得越快答案BD解析物体做曲线运动时，速度方向时刻改变，受到外力作用，由牛顿第二定律知，加速度一定不为零；由加速度物理意义知，加速度越大，速度改变越快，故正确答案为B、D.12.一质点在恒力F的作用下，由O点运动到A点的轨迹如图5所示，在A点时的速度方向与x轴平行，则恒力F的方向可能沿图示中的()图5A.F1的方向B.F2的方向C.F3的方向D.F4的方向答案CD解析做曲线运动的物体，所受恒力F一定指向轨迹曲线的内侧，且不可能与某时刻的速度在一条直线上，因此只有F3、F4是可能的方