2018年高中物理 第五章 曲線運動 5.1 曲線運動課件 新人教版必修2.ppt

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1、第五章曲線運動,1.曲線運動,自我檢測,自主閱讀,一、曲線運動的位移1.坐標系的選擇:研究物體在同一平面內(nèi)做曲線運動時,應選擇平面直角坐標系。2.位移的分解:物體做曲線運動時,物體相對于起始點的位移方向不斷變化,在表示物體的位移時,盡量用它在坐標軸方向的分矢量來表示,而分矢量可用該點的坐標表示。如圖,物體從O到A發(fā)生的位移可用物體的位置坐標(xA,yA)表示。,,,,,,自我檢測,自主閱讀,二、曲線運動的速度1.速度的方向:質(zhì)點在某一點的速度方向沿曲線在這一點的切線方向。2.運動性質(zhì):做曲線運動的質(zhì)點的速度方向時刻發(fā)生變化,即速度時刻發(fā)生變化,因此曲線運動一定是變速運動。3.速度的描述:可以用

2、相互垂直的兩個方向的分矢量來表示。這兩個分矢量叫分速度。如圖,兩個分速度vx、vy與速度v的關系是vx=vcosθ,vy=vsinθ。,,,,,,自我檢測,自主閱讀,三、運動描述的實例蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度為vy,玻璃管向右勻速移動的速度為vx(如圖所示)。1.蠟塊的位置:從蠟塊開始運動的時刻計時,在時刻t,蠟塊的位置可以用它的x、y兩個坐標表示x=vxt,y=vyt。,,,,,,自我檢測,自主閱讀,四、物體做曲線運動的條件當物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時,物體做曲線運動。,,自我檢測,自主閱讀,1.正誤辨析(1)物體做曲線運動時,路程一定大于位移的大小。()答案:√(2

3、)物體的位移等于它在坐標軸方向的分矢量的矢量和。()答案:√(3)曲線運動一定是變速運動,但變速運動不一定是曲線運動。()答案:√(4)物體的速度不斷改變,它一定做曲線運動。()解析:物體速度不斷改變,也可能做直線運動。例如勻加速直線運動、勻減速直線運動。答案:(5)做曲線運動的物體,速度與合外力不可能在同一條直線上。()答案:√(6)做曲線運動的物體,加速度的大小有可能是不變的。()答案:√,自我檢測,自主閱讀,2.在研究紅蠟塊的運動時,若水平速度增大,則豎直速度也一定跟著增大嗎?答案:水平速度和豎直速度彼此是獨立的,水平速度增大時,豎直速度不變。3.有人說:“物體一定在變力作用下才能做曲線

4、運動,受恒力不可能做曲線運動?！边@種說法對嗎?為什么?答案:不對。物體是做曲線運動還是直線運動,不是看物體是否受恒力,而是看合外力的方向與速度方向的關系,只要兩者方向不在同一條直線上,物體就做曲線運動。,知識點一,知識點二,知識點三,曲線運動的性質(zhì)與特點問題導引以初速度v0拋出一個物體,物體在空中做曲線運動,如圖所示,請思考:(1)物體經(jīng)過A、B、C、D點時的速度方向是怎樣的?(2)物體的運動是一種什么性質(zhì)的運動?要點提示(1)物體經(jīng)過A、B、C、D點時的速度方向沿相應點的切線方向。(2)因速度方向時刻在變化,故物體的運動為變速運動。,知識歸納1.曲線運動的速度(1)質(zhì)點做曲線運動時,速度的方

5、向是時刻改變的,質(zhì)點在某一時刻(或某一位置)速度的方向與這一時刻質(zhì)點所在位置處曲線的切線方向一致。(2)物體做曲線運動時,運動方向不斷變化,即速度方向一定變化;物體做曲線運動時,速度的大小不一定變化。2.曲線運動的性質(zhì)及分類(1)性質(zhì)速度是矢量,由于速度方向時刻在發(fā)生變化,所以曲線運動一定是變速運動。(2)分類,知識點一,知識點二,知識點三,知識點一,知識點二,知識點三,畫龍點睛曲線運動是變速運動,但變速運動不一定是曲線運動動,如勻變速直線運動。,知識點一,知識點二,知識點三,典例剖析【例1】下列說法正確的是()A.做曲線運動的物體速度方向一定發(fā)生變化B.速度方向發(fā)生變化的運動一定是曲線運動C

6、.速度變化的運動一定是曲線運動D.加速度變化的運動一定是曲線運動解析:做曲線運動的物體的速度方向時刻發(fā)生變化,故A正確;速度方向發(fā)生變化不是判斷物體做曲線運動的條件,而是曲線運動的特點,如物體在彈簧作用下的往返運動,物體速度方向改變,但做直線運動,故B錯誤;速度是矢量,速度的變化包括大小和方向的變化,如勻變速直線運動,物體速度大小發(fā)生變化,但不是做曲線運動,故C錯誤;做直線運動的物體加速度也可以變化,如變加速直線運動,故D錯誤。答案:A,知識點一,知識點二,知識點三,規(guī)律方法1.曲線運動是變速運動,速度方向一定變,但速度大小不一定變。2.曲線運動是變速運動,一定有加速度,但加速度不一定變(如將

7、物體沿水平方向拋出,其加速度不變),即可以是勻變速曲線運動,也可以是變加速曲線運動。,知識點一,知識點二,知識點三,變式訓練1(多選)關于曲線運動的速度,下列說法正確的是()A.速度的大小與方向都在時刻變化B.速度的大小不斷發(fā)生變化,速度的方向不一定發(fā)生變化C.速度的方向不斷發(fā)生變化,速度的大小不一定發(fā)生變化D.質(zhì)點在某一點的速度方向是在曲線的這一點的切線方向答案:CD,知識點一,知識點二,知識點三,問題導引如圖所示,將圓弧形滑軌放在鋪了一層白紙的平滑桌面上,使其底端與桌面相切,讓小鐵球從圓弧形滑軌滾下以獲得一定的初速度。為便于觀察,在離開滑軌處沿小鐵球運動方向用刻度尺在白紙上畫一直線。(1)

8、小球的兩次運動,受到的磁鐵的吸引力方向與小球的速度方向在一條直線上嗎?(2)小球做曲線運動時,受到的吸引力與軌跡彎曲的方向有什么關系?,知識點一,知識點二,知識點三,要點提示(1)做直線運動時,受到的吸引力方向與小球的速度方向在同一直線上;小球做曲線運動時,受到的吸引力方向與小球的速度方向不在同一直線上。(2)小球做曲線運動時,受到的吸引力方向指向小球軌跡彎曲的內(nèi)側。,知識點一,知識點二,知識點三,知識歸納1.物體做曲線運動的條件(1)動力學條件:合力方向與速度方向不共線是物體做曲線運動的重要條件,這包含三個層次的內(nèi)容:①初速度不為零;②合力不為零;③合力方向與速度方向不共線。(2)運動學條件

9、:加速度方向與速度方向不在同一直線上。2.無力不拐彎,拐彎必有力做曲線運動的物體的軌跡與速度方向相切,并向合力方向彎曲,而且處在運動方向與合力方向構成的夾角之間(如圖所示),合力指向曲線的凹側。,知識點一,知識點二,知識點三,3.合外力與速率變化的關系(1)合外力方向與速度方向夾角為銳角時,物體做速率越來越大的曲線運動,如圖甲。(2)合外力方向與速度方向夾角為直角時,物體做速率不變的曲線運動,如圖乙。(3)合外力方向與速度方向夾角為鈍角時,物體做速率越來越小的曲線運動,如圖丙。,知識點一,知識點二,知識點三,4.物體的受力與運動性質(zhì),知識點一,知識點二,知識點三,典例剖析【例2】若已知物體運動

10、的初速度v0的方向及它受到的恒定的合外力F的方向,圖中a、b、c、d表示物體運動的軌跡,其中正確的是()解析:做曲線運動的物體的軌跡與速度方向相切,并向合力方向彎曲,故選項B正確。答案:B,知識點一,知識點二,知識點三,規(guī)律方法如何確定曲線運動的軌跡(1)做曲線運動的物體,運動軌跡不斷改變,其改變后的軌跡處在運動方向與合外力方向構成的夾角之間,且偏向合外力所指的一側。(2)若物體在恒力作用下做曲線運動,物體的運動軌跡越來越接近力的方向,但不會與力的方向相同。,知識點一,知識點二,知識點三,變式訓練2如圖甲所示,汽車在一段彎曲水平路面上勻速行駛,關于它受到的水平方向的作用力方向的示意圖如圖乙所示

11、,可能正確的是(圖中F為地面對汽車的靜摩擦力,Ff為汽車行駛時所受阻力)(),知識點一,知識點二,知識點三,解析:汽車行駛時所受阻力Ff總與該時刻它的速度方向相反,故選項D不對。做曲線運動物體所受合力的方向不僅與其速度方向成一角度,而且總是指向軌跡曲線的內(nèi)側,故選項A、B不對,選項C正確。答案:C,知識點一,知識點二,知識點三,問題導引如圖所示,在軍事演習中,飛機常常一邊勻加速收攏繩索提升士兵,一邊沿著水平方向勻速飛行,請思考:(1)士兵在水平方向和豎直方向分別做什么運動?(2)如何判斷士兵做的是直線運動還是曲線運動?做的是勻變速運動還是非勻變速運動?,知識點一,知識點二,知識點三,要點提示(

12、1)士兵在水平方向做勻速直線運動,在豎直方向做勻加速直線運動。(2)士兵受的合力沿豎直方向,與其合速度不在一條直線上,所以做曲線運動。因其加速度恒定,故其運動為勻變速運動。,知識點一,知識點二,知識點三,知識歸納對運動的合成與分解的理解(1)合運動與分運動的關系①等時性:合運動與分運動經(jīng)歷的時間一定相等,即同時開始、同時進行、同時停止。②獨立性:分運動各自獨立進行,互不影響。③等效性:合運動與各分運動的總運動效果可以相互替代。也就是說,合運動的位移x合、速度v合、加速度a合分別等于對應各分運動的位移x分、速度v分、加速度a分的矢量和。(2)運動的合成與分解應遵循平行四邊形定則。畫龍點睛我們觀察

13、到的物體的實際運動是合運動,一般根據(jù)運動效果將合運動分解為兩個分運動。,知識點一,知識點二,知識點三,典例剖析【例3】現(xiàn)在自然災害日益嚴重,在救災過程中有時不得不出動軍用直升機為被困災民空投物資。直升機空投物資時,可以停留在空中不動,設投出的物資離開飛機后由于降落傘的作用在空中能勻速下落,無風時落地速度為5m/s。若飛機停留在離地面100m高處空投物資,由于在水平方向上受風的作用,使降落傘和物資獲得1m/s的水平向東的速度。求:(1)物資在空中運動的時間。(2)物資落地時速度的大小。(3)物資在下落過程中水平方向移動的距離。,知識點一,知識點二,知識點三,知識點一,知識點二,知識點三,規(guī)律方法

14、運動分解的應用應用運動的分解,可以將曲線運動問題轉化為直線運動問題。解題步驟如下:(1)根據(jù)運動的效果確定運動的分解方向;(2)根據(jù)平行四邊形定則,畫出運動分解圖;(3)應用運動學公式分析分運動,應用數(shù)學知識確定分矢量與合矢量的關系。,知識點一,知識點二,知識點三,變式訓練3豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿清水,內(nèi)有一個蠟塊能在水中以0.1m/s的速度勻速上浮。在蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時,使玻璃管沿水平方向勻速向右運動,測得蠟塊實際運動方向與水平方向成30,如圖所示。若玻璃管的長度為1.0m,在蠟塊從底端上升到頂端的過程中,玻璃管水平方向的移動速度和水平運動的距離為()A.0.1m/s

15、,1.73mB.0.173m/s,1.0mC.0.173m/s,1.73mD.0.1m/s,1.0m,知識點一,知識點二,知識點三,答案:C,1,2,3,4,1.(多選)物體做曲線運動時,其加速度()A.一定不等于零B.可能不變C.一定改變D.一定不變解析:物體做曲線運動的條件是其合力方向與速度方向不在一條直線上,故合力肯定不為零,其加速度必定不為零,A對。合力可能是恒力,也可能是變力,B對,C、D錯。答案:AB,1,2,3,4,2.一質(zhì)點做曲線運動,它的軌跡由上到下(如圖曲線),關于質(zhì)點通過軌跡中某點時的速度v的方向和加速度a的方向,下圖可能正確的是()解析:質(zhì)點的速度方向應沿軌跡的切線方向

16、,加速度方向即合力方向應指向軌跡彎曲的凹側,選項B正確。答案:B,1,2,3,4,3.一個物體在F1、F2、F3等幾個恒力共同作用下,做勻速直線運動,若突然撤去F1后,則物體()A.可能做曲線運動B.不可能繼續(xù)做直線運動C.必然沿F1的方向做直線運動D.必然沿F1的反方向做勻加速直線運動解析:原來物體做直線運動的速度方向與F1的方向關系不明確,可能相同、相反或不在同一直線上。因此,撤去F1后物體所受合外力的方向與速度v的方向關系不確定,所以A選項正確。答案:A,1,2,3,4,4.如圖所示,跳傘員在降落傘打開一段時間以后,在空中做勻速運動。若跳傘員在無風時豎直勻速下落,著地速度大小是4.0m/s。當有正東方向吹來的風,受此影響,跳傘員在水平方向速度大小是3.0m/s,則跳傘員著地時的速度()A.大小為5.0m/s,方向偏西B.大小為5.0m/s,方向偏東C.大小為7.0m/s,方向偏西D.大小為7.0m/s,方向偏東答案:A,