第五章 第1节曲线运动-人教版高中物理必修第二册教学课

第1节曲线运动第五章抛体运动物理新知导入生活中的曲线运动曲线的美1．通过建立曲线运动的轨迹模型,知道曲线运动的瞬时速度方向，理解曲线运动是变速运动。2．通过运用数学极限思想，进一步理解瞬时速度的方向，能在轨迹图上画出任意点的速度方向。3．进行实验探究体验，知道物体做曲线运动的条件，进一步理解运动与相互作用的观念。学习目标①学生演示“投掷飞镖命中靶盘实验”。②展示视频“学生罚足球任意球”。新知讲解1.实验中飞镖和足球的运动轨迹跟必修一中学习的物体的运动轨迹有什么不同?2.你确定看清物体运动轨迹是弯曲的吗?3.物理知识、规律不是凭空猜想或假设的，需要正确的证据支撑，有没有更好的办法证明物体的运动轨迹是曲线呢？对于物理问题，就是要通过观察,经过思考，首先提出自己的猜测,然后确定好方法来进行求证,这是我们研究物理问题的基本方法。新知讲解曲线运动轨迹是弯曲的,速度方向是变化的,那么我们怎么确定物体运动到某个位置时的速度方向呢？[学生分组实验]新知讲解如图，在水平桌面上放一张白纸，白纸上摆一条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道。使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的C端滚入，钢球从出口A离开后会在白纸上留下一条运动的痕迹，它记录了钢球在A点的运动方向。拆去一段轨道，出口改在B。用同样的方法可以记录钢球在B点的运动方向，重复几次前面的操作，观察白纸上的印迹与轨道（曲线）有什么关系。钢球离开轨道时速度的方向新知讲解小球轨迹上那一点的速度方向,就是该点的切线方向。新知讲解通过前面的讨论研究，我们已经知道曲线运动的速度方向就是该点的切线方向,那么利用数学知识，能不能从理论上推理证明呢?[科学推理与论证]新知讲解当B点非常接近A点时，这条割线就叫作曲线在A点的切线。质点在某一点（或某一时刻）的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。一、曲线运动的速度方向曲线的切线思考与讨论新知讲解【问题1】曲线运动中，物体的运动状态发生了变化吗？速度是矢量，有大小和方向。大小和方向中任何一个变化了，速度均发生了变化。物体做曲线运动时，速度的方向在不断变化，所以曲线运动一定是变速运动，运动状态在不断变化。【问题2】曲线运动有加速度吗？只要速度有改变，即△v≠0，就一定具有加速度。新知讲解二、曲线运动的特点1.曲线运动的轨迹是曲线；2.曲线运动的运动方向时刻在改变；3.曲线运动是变速运动，一定具有加速度，合力不为零新知讲解一个在水平面上做直线运动的钢球，从旁边给它一个力，例如在钢球运动路线的旁边放一块磁体，观察钢球的运动。演示实验新知讲解思考：大家结合自己得到的画面思考物体做曲线运动应该满足什么条件?如果物体的初速度和力不在一条直线上,物体就做曲线运动,这就是物体做曲线运动的条件;当物体的初速度和力在一条直线上时,物体就做直线运动。三、曲线运动的条件新知讲解三、曲线运动的条件1.力学条件:当运动物体所受合力方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动。2.运动学条件:做曲线运动的物体的加速度方向与它的速度方向不在同一直线上。1.F合或a跟v在同一直线上F合或a恒定→匀变速直线运动F合或a变化→变加速直线运动2.F合或a跟v不在同一直线上F合或a恒定→匀变速曲线运动F合或a变化→变加速曲线运动曲线运动直线运动说明：判断直线还是曲线运动关键看a与v是否共线；判断匀变速还是变加速关键看a是否恒定。F合、a、v三者关系新知讲解曲线运动的规律做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向与其所受合力方向三者位置关系如何？物体运动轨迹夹在速度方向和合力方向之间做曲线运动的物体所受合力指向运动轨迹凹的一侧新知讲解典例探究【例题1】

下图是一质点由A运动到C的轨迹曲线,画出质点在A、B、C三点的速度方向。

例题解答:如图所示在第23届冬奥会闭幕式上“北京八分钟”的表演中,轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹(如图所示)。在此过程中轮滑演员的(

)A.速度始终保持不变B.运动状态始终保持不变C.速度方向沿曲线上各点的切线方向D.所受合力方向始终与速度方向一致

【变式训练1】C典例探究【例题2】

在越野赛车时,一辆赛车在水平公路上减速转弯,从俯视图中可以看到赛车沿曲线由M向N行驶。下图中分别画出了赛车转弯时所受合力F的四种方向,正确的是(

)例题分析:赛车做曲线运动,受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧,由于赛车是从M向N运动的,并且速度在减小,所以合力与赛车的速度方向的夹角要大于90°,C项正确。C

小钢球以初速度v0在光滑水平面上运动,后受到磁极的侧向作用力而做曲线运动,从M点运动到N点,如图所示,过轨迹上M、N两点的切线划分了四个区域,由此可知,磁体可能处在哪个区域(

)A.①区 B.③区C.②或④区 D.均不可能【变式训练2】D评价反馈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.合力2.如图所示,虚线为一架歼-15战斗机飞过天安门上空时的一段轨迹,P是轨迹上的一点。四位同学分别画出了带有箭头的线段甲、乙、丙、丁来描述飞机经过P点时的速度方向,其中描述最准确的是(

)A.甲B.乙C.丙D.丁BC评价反馈3.(多选)关于质点做曲线运动,下列描述中正确的是(

)A.做曲线运动的质点,瞬时速度的方向在曲线的切线方向上B.质点做曲线运动时受到的合力一定是变力C.质点做曲线运动时所受合力的方向与速度方向一定不在同一直线上D.质点做曲线运动时速度的大小一定是时刻在变化的AC评价反馈4.一质点做曲线运动,在运动的某一位置,它的速度方向、加速度方向以及所受合力的方向之间的关系是(

)A.速度、加速度、合力的方向有可能都相同B.加速度方向与合力的方向一定相同C.加速度方向与速度方向一定相同D.速度方向与合力方向可能相同,也可能不同