高中物理 1.1 曲線運動課件 教科版必修2.ppt

1曲線運動 1 了解曲線運動 知道物體做曲線運動時的瞬時速度的方向 2 通過實驗理解物體做曲線運動的條件 并能用于分析曲線運動的一些實例 一 曲線運動的特性 曲線運動的概念運動軌跡是曲線的運動叫做曲線運動 曲線運動的速度方向質點在做曲線運動時 在某一位置的速度方向就是曲線在這一點的 切線方向 曲線運動的性質曲線運動的速度方向時刻在 所以曲線運動是一種 二 曲線運動的條件當運動物體所受的方向跟它的方向不在同一直線上時 物體就做曲線運動 變化 變速運動 合外力 速度 一 曲線運動的特點 軌跡是一條曲線 曲線運動的速度方向 1 質點在某一點 或某一時刻 的速度方向沿曲線在該點的切線方向 2 曲線運動的速度方向時刻改變 速度是描述運動的一個重要的物理量 它既有大小 又有方向 如果物體在運動過程中只有速度大小的改變 而速度方向不變 則物體只能做直線運動 因此 若物體做曲線運動 表明物體的速度方向時刻變化 運動性質是變速運動 1 無論物體做怎樣的曲線運動 由于軌跡上各點的切線方向不同 物體的速度方向時刻發(fā)生變化 因此 曲線運動一定是變速運動 2 曲線運動是否為勻變速運動決定于物體是否受到恒力作用 如拋體運動中 由于物體只受重力作用 其加速度不變 故物體做勻變速運動 這與物體的運動軌跡無關 二 對物體做曲線運動條件的理解 物體做曲線運動的條件 1 物體受到的合外力方向與其運動方向不共線時 物體做曲線運動 2 根據(jù)牛頓第二定律 物體的加速度方向與其合外力方向一致 因此物體做曲線運動時 其加速度方向與它的運動方向不在一條直線上 3 若物體的合外力 或加速度 方向與它的運動方向在一條直線上 物體就做直線運動 直線運動與曲線運動的區(qū)別 曲線運動物體的合力f 速度v及軌跡的關系如圖1 1 1所示 曲線運動的軌跡與速度方向相切 且彎向合力f所指的一側 夾在速度方向和合力f的方向之間 圖1 1 1 典例1 下列說法正確的是 a 物體在恒力作用下可能做曲線運動b 物體在變力作用下不可能做曲線運動c 做曲線運動的物體 其速度方向與加速度的方向不在同一直線上d 物體在變力作用下有可能做曲線運動 曲線運動的性質和物體做曲線運動的條件 解析物體做曲線運動的條件是 物體所受合外力的方向與它的速度方向不在同一條直線上 這里合外力并未限定是變力還是恒力 物體可以受一個力 也可以受多個力 合力可以是恒力 也可以是變力 所以a d正確 b錯誤 據(jù)牛頓第二定律可知 加速度方向與合外力方向一致 故可判斷c也正確 故選a c d 答案acd 借題發(fā)揮 1 在判斷一個物體是否做曲線運動時 應首先分析物體的受力 確定其合力的方向與速度方向是否在一條直線上 若是則做直線運動 否則做曲線運動 2 做曲線運動的物體速度大小如何變化決定于所受外力的方向與速度方向的夾角 若夾角為銳角 速度變大 若夾角為鈍角 速度變小 變式1 關于物體的運動 下列說法中正確的是 a 物體做曲線運動時 它所受到的合力一定不為零b 做曲線運動的物體 有可能處于平衡狀態(tài)c 做曲線運動的物體 速度方向一定時刻改變d 做曲線運動的物體 受到的合外力的方向有可能與速度方向在一條直線上 解析由牛頓第一定律可知 若物體所受合外力為零 則它將保持勻速直線運動或靜止狀態(tài) 不可能做曲線運動 故a正確 物體所受合外力不為零 則加速度不為零 是非平衡狀態(tài) 故b錯 做曲線運動的物體 在曲線上某位置的速度方向 就是該位置曲線的切線方向 曲線上各個點的切線方向均不相同 故c正確 由做曲線運動的條件可知 d不正確 答案ac 典例2 如圖1 1 2所示 物體在恒力f作用下沿曲線從a運動到b 這時突然使它所受的力方向反向而大小不變 即由f變?yōu)?f 在此力作用下 關于物體以后的運動情況 下列說法正確的是 a 物體不可能沿曲線ba運動b 物體不可能沿直線bb運動c 物體不可能沿曲線bc運動d 物體不可能沿原曲線由b返回a 運動軌跡與力的方向間的關系的應用 圖1 1 2 解析物體從a點向b點做曲線運動 所受合外力可能的方向不可能與過b點的切線bb平行 那么當力f突然反向時 物體受的力也不可能與bb直線平行 所以物體不可能沿過b點的切線bb做直線運動 b選項正確 物體仍做曲線運動 由于合力方向的變化 必然導致曲線彎曲的方向與原來相反 因此 物體在所受的力反向后沿曲線bc運動是可能的 c選項不正確 a d選項正確 答案abd 變式2 質點在一平面內沿曲線由p運動到q 如果用v a f分別表示質點運動過程中的速度 加速度和受到的合外力 下列各圖中所標方向可能正確的是 解析做曲線運動物體的速度方向為曲線上該點的切線方向 f與v方向不在一條直線上 做曲線運動的物體加速度方向總是指向曲線的內側 故選項d正確 答案d 足球賽場上如何踢出 香蕉球 自從貝利1966年在倫敦世界杯賽中踢出了第一個 美麗的弧線 后 香蕉球 便成為越來越多大牌球星們的基本功和拿手戲 被譽為 萬人迷 和 英格蘭圓月彎刀 的貝克漢姆一次次用最優(yōu)雅的 貝氏弧線 博得世界的喝彩 金左腳 卡洛斯的 炮打雙燈 為足球史留下了一段佳話 而 綠茵拿破侖 普拉蒂尼踢出的 香蕉球 橫向飄移量竟達5米之多 使他成為當下無人挑戰(zhàn)的 任意球王 如圖1 1 3所示 圖1 1 3 香蕉球 為什么會在飛行中拐彎 它蘊含了什么力學原理 讓我們先看看附圖 圖中的線代表的是空氣流動的情形 圖1 1 4甲代表足球在沒有旋轉下水平運動的情形 當足球向前運動 空氣就相對于足球向后運動 圖1 1 4乙代表足球只有旋轉而沒有水平運動的情形 當足球轉動時 四周的空氣會被足球帶動 形成旋風式的流動 圖1 1 4丙代表水平運動和旋轉兩種運動同時存在的情形 也即是 香蕉波 的情形 圖1 1 4 這時候 足球右面空氣流動的速度較左面大 根據(jù)流體力學的伯努利方程 常數(shù) 流體速度較大的地方氣壓會較低 因此足球右面的氣壓較左面低 產生了一個向右的力 結果足球一面向前走 一面承受一個把它推向右的力 造成了彎曲球 原來我們在日常生活中也經常應用這個原理使物體在流體中的運動方向改變 例如飛機和帆船的運作都是基于這個原理 典例3 如圖1 1 5所示 小鋼球m以初速v0在光滑水平面上運動后 受到磁極的側向作用力而做圖示的曲線運動到d點 從圖中可知磁極的位置及極性可能是 a 磁極在a位置 極性一定是n極b 磁極在b位置 極性一定是s極c 磁極在c位置 極性一定是n極d 磁極在b位置 極性無法確定 圖1 1 5 解析鋼球受磁極的吸引力而做曲線運動 運動方向只會向吸引力的方向偏轉 因而磁極位置只可能在b點而不可能在圖中的a點或c點 又磁極的n極或s極對鋼球都有吸引力 故極性無法確定 答案d 曲線運動的性質和物體做曲線運動的條件1 做曲線運動的物體 在運動過程中 一定變化的物理量是 a 速率b 速度c 加速度d 合外力 解析做曲線運動的物體 其速度沿切線方向 由于曲線上各點切線方向不同 故物體做曲線運動的過程中速度的方向一定變化 但速度的大小即速率不一定變化 由于速度是一矢量 方向變了 速度即變了 做曲線運動的物體所受合外力與速度不共線 但合外力可以是恒力 加速度可以恒定 綜上所述b項對 a c d錯 答案b 運動軌跡與力的方向間的關系的應用2 從高處斜向下拋出的物體在各個時刻的速度 加速度方向如圖1 1 6所示 其中正確的是 a 圖 a b 圖 b c 圖 c d 圖 d 圖1 1 6 解析物體在飛行過程中只受重力 方向豎直向下 所以加速度的方向豎直向下 b d 圖錯 在曲線運動中 速度的方向時刻改變 而圖 a 中速度的方向保持不變 a 圖錯 圖 c 中速度和加速度的方向都正確 應選圖 c 答案c 3 一個物體以初速度v0從a點開始在光滑的水平面上運動 一個水平力作用在物體上 物體的運動軌跡如圖1 1 7中的實線所示 b為軌跡上的一點 虛線是經過a b兩點并與軌跡相切的直線 虛線和實線將水平面分成五個區(qū)域 則關于施力物體的位置 下列各種說法中正確的是 圖1 1 7 a 如果這個力是引力 則施力物體一定在 區(qū)域中b 如果這個力是引力 則施力物體可能在 區(qū)域中c 如果這個力是斥力 則施力物體一定在 區(qū)域中d 如果這個力是斥力 則施力物體可能在 區(qū)域中 解析物體做曲線運