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(biāo)系的選擇:研究物體在同一平面內(nèi)做曲線運動時,應(yīng)選擇平面直角坐標(biāo)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(biāo)軸方向的分矢量來表示,而分矢量可用該點的坐標(biāo)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(biāo)(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(guān)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(biāo)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(dāng)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(biāo)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(guān)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(dǎo)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(yīng)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(xùn)練1(多選)關(guān)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(dǎo)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(guān)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(cè)。,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(xué)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(xué)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(gòu)成的夾角之間(如圖所示),合力指向曲線的凹側(cè)。,知識點一,知識點二,知識點三,3.合外力與速率變化的關(guān)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(gòu)成的夾角之間,且偏向合外力所指的一側(cè)。(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(xùn)練2如圖甲所示,汽車在一段彎曲水平路面上勻速行駛,關(guān)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(cè),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(dǎo)引如圖所示,在軍事演習(xí)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(guān)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(yīng)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(yīng)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(zāi)害日益嚴(yán)重,在救災(zāi)過程中有時不得不出動軍用直升機為被困災(zāi)民空投物資。直升機空投物資時,可以停留在空中不動,設(shè)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(fēng)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(fēng)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(yīng)用應(yīng)用運動的分解,可以將曲線運動問題轉(zhuǎn)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(yīng)用運動學(xué)公式分析分運動,應(yīng)用數(shù)學(xué)知識確定分矢量與合矢量的關(guān)系。,知識點一,知識點二,知識點三,變式訓(xùn)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(guān)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(yīng)沿軌跡的切線方向

16、,加速度方向即合力方向應(yīng)指向軌跡彎曲的凹側(cè),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(guān)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(guān)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(fēng)時豎直勻速下落,著地速度大小是4.0m/s。當(dāng)有正東方向吹來的風(fēng),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,