高中物理《曲線運(yùn)動》教案3 教科版必修2

1、曲線運(yùn)動新課標(biāo)要求1、要深刻理解物體做曲線運(yùn)動的條件和曲線運(yùn)動的特點(diǎn)。物體做曲線運(yùn)動的條件是物體所受合外力的方向與物體的運(yùn)動方向不在一條直線上，判斷物體是否做曲線運(yùn)動只需要找到物體所受的合外力的方向及物體的速度方向即可。曲線運(yùn)動的特點(diǎn)是曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動，做曲線運(yùn)動的物體在某一點(diǎn)（或某一時(shí)刻）的速度方向就是在曲線上的這一點(diǎn)的切線方向，其方向不斷發(fā)生變化，因此曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動。2、認(rèn)直把握運(yùn)動的合成與分解所遵循的一個(gè)原則，兩個(gè)原理。一個(gè)原則是運(yùn)動的和成與分解均遵守平行四邊形定則。這里包括對l、v、a的合成與分解。兩個(gè)原理是：運(yùn)動的獨(dú)立性原理和運(yùn)動的等時(shí)性原理。運(yùn)動的獨(dú)立性原理是指：物體在任何方

2、向的運(yùn)動，都按其自身的規(guī)律來進(jìn)行，不會因?yàn)槠渌较虻倪\(yùn)動是否存在而受到影響。運(yùn)動的等時(shí)性原理是指：若物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動，合運(yùn)動和分運(yùn)動是在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的，它們之間不存在先后的問題。3、物體做平拋運(yùn)動的條件以及平拋運(yùn)動的處理方法。物體做平拋運(yùn)動的條件有兩個(gè)：其一為物體具有不為零的水平初速度v0。其二為物體在運(yùn)動過程中只受重力的作用。平拋運(yùn)動的處理方法為：根據(jù)平拋運(yùn)動水平方向不受力，豎直方向只受重力的特點(diǎn)，將其沿水平（x軸）和豎直（y軸）兩個(gè)方向分解，水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動，豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動，將復(fù)雜的曲線運(yùn)動用合成與分解的方法化為直線運(yùn)動的合成，是我們處理曲線運(yùn)動的常用方法。4、勻速圓

3、周運(yùn)動的特點(diǎn)是：線速度的大小恒定不變。角速度、周期和頻率恒定不變，向心力和向心加速度的大小也是恒定不變的。處理勻速圓周運(yùn)動的基本方法為：運(yùn)用幾何關(guān)系找到圓周運(yùn)動的圓心和軌道半徑，根據(jù)受力分析確定向心力的大小，最后利用向心力的適當(dāng)表達(dá)式列方程求解。復(fù)習(xí)重點(diǎn)平拋運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動教學(xué)難點(diǎn)平拋運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動的應(yīng)用。教學(xué)方法：復(fù)習(xí)提問、講練結(jié)合。教學(xué)過程（一）投影全章知識脈絡(luò)，構(gòu)建知識體系本章我們學(xué)習(xí)了物體做曲線運(yùn)動的條件以及運(yùn)動的合成和分解，并研究了兩種曲線運(yùn)動：平拋運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動。運(yùn)動的合成和分解是研究曲線運(yùn)動的基本方法，本章的知識框圖如下：曲線運(yùn)動兩種特殊的曲線運(yùn)動 （二）復(fù)習(xí)思路突破1

4、、物理思維方法本章中，我們借助運(yùn)動的分解與合成方法，研究了曲線運(yùn)動的規(guī)律，達(dá)到了“曲徑通幽”的效果，貫穿著物理學(xué)上的等效思維方法，值得體會。等效方法不但能使問題化繁為簡，化難為易，而且能加深我們對物理概念和規(guī)律的認(rèn)識，強(qiáng)化思維，豐富想象，培養(yǎng)我們獨(dú)立獲取知識的能力。2、基本解題方法（1）如何運(yùn)用運(yùn)動的分解與合成方法來研究曲線運(yùn)動呢？利用運(yùn)動的合成與分解研究曲線運(yùn)動的思維流程：在處理實(shí)際問題中應(yīng)注意： 只有深刻挖掘曲線運(yùn)動的實(shí)際運(yùn)動效果，才能明確曲線運(yùn)動應(yīng)分解為哪兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動。這是分析處理曲線運(yùn)動的出發(fā)點(diǎn)。 進(jìn)行等效合成時(shí)，要尋找兩分運(yùn)動時(shí)間的聯(lián)系等時(shí)性。這往往是分析處理曲線運(yùn)動問題的切

5、人點(diǎn)。（2）處理勻速圓周運(yùn)動問題的解題思路。所有勻速圓周運(yùn)動的有關(guān)命題，重點(diǎn)都是對牛頓第二定律F=ma在曲線運(yùn)動中具體應(yīng)用的考查。通常的解題思路為：首先分析向心力的來源，然后確定物體圓周運(yùn)動軌道平面、圓心、圓半徑，寫出與向心力所對應(yīng)的向心加速度表達(dá)式，同時(shí)，力求將題目的待求量如：未知力、未知線速度、未知周期等包含到向心力或向心加速度的表達(dá)式中，最后，依據(jù)F=ma列方程求解。（三）本章要點(diǎn)綜述l、曲線運(yùn)動和運(yùn)動的合成與分解物體的運(yùn)動軌跡不是直線的運(yùn)動稱為曲線運(yùn)動，曲線運(yùn)動的條件可從兩個(gè)角度來理解：從運(yùn)動學(xué)角度來理解：物體的加速度方向與速度方向不在同一條直線上；從動力學(xué)角度來理解：物體所受合力的方

6、向與物體的速度方向不在同一條直線上。曲線運(yùn)動的速度方向沿曲線的切線方向，曲線運(yùn)動是一種變速運(yùn)動。曲線運(yùn)動是一種復(fù)雜的運(yùn)動，為了簡化解題過程引入了運(yùn)動的合成和分解。一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動可根據(jù)運(yùn)動的實(shí)際效果按正交分解或按平行四邊形定則進(jìn)行分解。合運(yùn)動與分運(yùn)動是等效替代關(guān)系，它們具有獨(dú)立性和等時(shí)性的特點(diǎn)。運(yùn)動的合成是運(yùn)動分解的逆運(yùn)算，同樣遵循平行四邊形定則。2、平拋運(yùn)動平拋運(yùn)動具有水平初速度且只受重力作用，是勻變速曲線運(yùn)動。研究平拋運(yùn)動的方法是利用運(yùn)動的合成與分解，將復(fù)雜運(yùn)動分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動。其運(yùn)動規(guī)律為：水平方向：ax=0，vx=v0，x=v0t；豎直方向：ay=g，

7、vy=gt，y=gt2/2；合運(yùn)動：a=g，v與 v0的夾角平拋運(yùn)動中飛行時(shí)間僅由拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)間的豎直高度決定，即與v0無關(guān)。水平射程x=v0。3勻速圓周運(yùn)動、描述勻速圓周運(yùn)動的物理量、勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析。正確理解并掌握勻速圓周運(yùn)動、線速度、角速度、周期和頻率、向心加速度、向心力的概念及物理意義，并掌握相關(guān)公式。圓周運(yùn)動與其他知識結(jié)合時(shí)，關(guān)鍵找出向心力，再利用向心力公式 或列式求解。向心力可以由某一個(gè)力提供，也可由某一個(gè)力的分力提供，還可以由合外力提供，在勻速圓周運(yùn)動中，向心力指向圓心，其大小不變，作用是改變線速度的方向，不改變線速度的大?。辉谧兯賵A周運(yùn)動中，物體所受的合外力不一定指向圓

8、心，各力沿半徑的分量的合力指向圓心，此合力提供向心力，大小、方向均變化；與半徑垂直的各分力的合力改變速度大小，此合力產(chǎn)生切向加速度，在中學(xué)階段不做研究。對勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析應(yīng)結(jié)合受力分析，找準(zhǔn)圓心位置，結(jié)合牛頓第二定律和向心力公式列方程求解，要注意繩類的約束條件為，桿類的約束條件為。（四）本章專題剖析例1如圖所示，半徑為R的水平圓板繞豎直軸做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)半徑 OB轉(zhuǎn)到某一方向時(shí)， 在圓板中心正上方h處以平行于OB方向水平拋出一小球，小球拋出時(shí)的速度及圓板轉(zhuǎn)動的角速度為多大時(shí)，小球與圓板只碰一次，且落點(diǎn)為B?【解析】 球做平拋運(yùn)動的時(shí)間為t=球落到B點(diǎn)時(shí)水平位移為R，則球拋出時(shí)的速度為v

9、=R要保證球落到B點(diǎn)，需在球做平拋運(yùn)動的時(shí)間內(nèi)使圓板轉(zhuǎn)動n圈（n=1，2，），則t=n圓板轉(zhuǎn)動的角速度為=n=2 n=n【答案】 R；n例2如圖所示，一半徑為R=2 m的圓環(huán)，以直徑A B為軸勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動周期T=2 s，環(huán)上有M、N兩點(diǎn)，試求M、N兩點(diǎn)的角速度和線速度.【解析】M、N兩點(diǎn)的角速度 N =M= rad/sN點(diǎn)的半徑 rN=Rsin60°=2× m= mN點(diǎn)的線速度 vN=rN×N= m/sM點(diǎn)的半徑 rM=Rsin30°=2× m=1 mM點(diǎn)的線速度 vM=rm×m=1× m/s= m/s【答案】 rad/s

10、， m/s rad/s， m/s例3兩個(gè)質(zhì)量分別是m1和m2的光滑小球套在光滑水平桿上，用長為L的細(xì)線連接，水平桿隨框架以角速度勻速轉(zhuǎn)動，兩球在桿上相對靜止，如圖所示，求兩球離轉(zhuǎn)動中心的距離R1和R2及細(xì)線的拉力。解析：繩對m1和m2的拉力是它們做圓周運(yùn)動的向心力，根據(jù)題意R1+R2=L，R2=LR1對m1：F=m12R1對m2：F=m22R2=m22（LR1）所以m12R1=m22（LR1）即得：R1=R2=LR1=F=m12· =答案：；F=例4如圖所示，在質(zhì)量為M的電動機(jī)上，裝有質(zhì)量為m的偏心輪，飛輪轉(zhuǎn)動的角速度為，當(dāng)飛輪重心在轉(zhuǎn)軸正上方時(shí)，電動機(jī)對地面的壓力剛好為零，則飛輪重

11、心離轉(zhuǎn)軸的距離多大?在轉(zhuǎn)動過程中，電動機(jī)對地面的最大壓力多大?【解析】 設(shè)偏心輪的重心距轉(zhuǎn)軸r，偏心輪等效為用一長為r的細(xì)桿固定質(zhì)量為m（輪的質(zhì)量）的質(zhì)點(diǎn)，繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動（如圖）。輪的重心在正上方時(shí)，電動機(jī)對地面的壓力剛好為零，則此時(shí)偏心輪對電動機(jī)向上的作用力大小等于電動機(jī)的重力。即F=Mg根據(jù)牛頓第三定律，此時(shí)軸對偏心輪的作用力向下，大小為F=Mg，其向心力為Fmg=m2r由得偏心輪重心到轉(zhuǎn)軸的距離為：r=（Mm）g（m2）當(dāng)偏心輪的重心轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，電動機(jī)對地面的壓力最大.對偏心輪有Fmg=m2r對電動機(jī)，設(shè)它所受支持力為FNFN=FMg由、解得FN=2（Mm）g由牛頓第三定律得，電動機(jī)對地面

12、的最大壓力為2（Mm）g.【答案】 （Mm）g（m2）；2（Mm）g【說明】 本題的簡單解法是取電動機(jī)和偏心輪組成的系統(tǒng)為研究對象，當(dāng)偏心輪在軸正上方時(shí)，電動機(jī)對地面剛好無壓力，系統(tǒng)受到的合外力為（Mm）g，其中一部分物體是m具有豎直向下的加速度（即向心加速度），則（Mm）g=m2r得r=（Mm）g（m2）當(dāng)偏心輪的重心轉(zhuǎn)至軸的正下方時(shí)，電動機(jī)對地面壓力最大，此時(shí)系統(tǒng)受到的合力為FN（Mm）g，其中一部分物體m具有豎直向上的加速度（即向心加速度），則FN（Mm）g=m2r由解得FN=2（Mm）g.由牛頓第三定律知電動機(jī)對地面的最大壓力為2（Mm）g.（五）課堂練習(xí)1、對于做勻速圓周運(yùn)動的物體，

13、下面說法正確的是（ ）A.相等的時(shí)間里通過的路程相等B.相等的時(shí)間里通過的弧長相等C.相等的時(shí)間里發(fā)生的位移相同D.相等的時(shí)間里轉(zhuǎn)過的角度相等2、做勻速圓周運(yùn)動的物體，下列不變的物理量是（ ）A.速度 B.速率C.角速度D.周期3、關(guān)于角速度和線速度，說法正確的是（ ）A.半徑一定，角速度與線速度成反比B.半徑一定，角速度與線速度成正比C.線速度一定，角速度與半徑成正比D.角速度一定，線速度與半徑成反比4、小球做勻速圓周運(yùn)動，以下說法正確的是（ ）A.向心加速度與半徑成反比，因?yàn)閍=B.向心加速度與半徑成正比，因?yàn)閍=2rC.角速度與半徑成反比，因?yàn)?D.角速度與轉(zhuǎn)速成正比，因?yàn)?2n5、下列

14、說法正確的是（ ）A.勻速圓周運(yùn)動是一種勻速運(yùn)動B.勻速圓周運(yùn)動是一種勻變速運(yùn)動C.勻速圓周運(yùn)動是一種變加速運(yùn)動D.物體做圓周運(yùn)動時(shí)，其合力垂直于速度方向，不改變線速度大小6、做勻速圓周運(yùn)動的兩物體甲和乙，它們的向心加速度分別為a1和a2，且a1a2，下列判斷正確的是（ ）A.甲的線速度大于乙的線速度B.甲的角速度比乙的角速度小C.甲的軌道半徑比乙的軌道半徑小D.甲的速度方向比乙的速度方向變化得快7、小球以15 m/s的水平初速度向一傾角為37°的斜面拋出，飛行一段時(shí)間后，恰好垂直撞在斜面上.求：（1）小球在空中的飛行時(shí)間；（2）拋出點(diǎn)距落球點(diǎn)的高度.（g=10 m/s2）參考答案1

15、、 ABD2、BCD 解析 物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，線速度的大小雖然不變，但它的方向在不斷變化.選項(xiàng)BCD正確.3、B解析 由vr得vr，即r一定時(shí)與v成正比.由vr知，線速度一定時(shí)，角速度與半徑成反比.由v r知，角速度一定時(shí)，線速度與半徑成正比.4、D 解析：A、B、C的說法不完整，缺少條件，故不正確，只有在v不變的條件下，才能說a與r成反比，與r成反比，在不變的條件下，a與r成反比.故D正確.5、C 解析：勻速圓周運(yùn)動中，速度和加速度方向時(shí)刻在變，故A、B錯，C對；物體只有做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，其合力才垂直于速度，不改變線速度大小，D錯.故C選項(xiàng)正確.6、D 解析：向心加速度不改變速度大小，只改變速度方向，所以，a1a2意味著甲的速度方向比乙的速度方向變化得快.故D選項(xiàng)正確.7、解析:將球?qū)⒁竭_(dá)落地點(diǎn)時(shí)的速度分解，如圖所示由圖可知=37°, =90&#