高中物理課件曲線運動

1、第第五五章章新知預(yù)習新知預(yù)習巧設(shè)計巧設(shè)計名師課堂名師課堂一點通一點通要點一要點一要點二要點二第第1 1節(jié)節(jié)創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)隨堂檢測歸納小結(jié)隨堂檢測歸納小結(jié)課下作業(yè)綜合提升課下作業(yè)綜合提升要點三要點三1.知道什么是曲線運動，會確定曲線運知道什么是曲線運動，會確定曲線運 動速度的方向。動速度的方向。2知道曲線運動是變速運動。知道曲線運動是變速運動。3理解什么是合運動、分運動。理解什么是合運動、分運動。4掌握運動的合成與分解的方法。掌握運動的合成與分解的方法。5知道物體做曲線運動的條件。知道物體做曲線運動的條件。讀教材讀教材填要點填要點 1曲線運動的位移曲線運動的位移 (1)建立坐標系：

2、研究物體在平面內(nèi)做曲線運動時，需建立坐標系：研究物體在平面內(nèi)做曲線運動時，需要建立要建立 坐標系。坐標系。平面直角平面直角圖圖511 (2)位移的分解：如圖位移的分解：如圖511所示，物體從所示，物體從O點運動到點運動到A點，位移大小為點，位移大小為l，與，與x軸夾角軸夾角為為，則在，則在x方向的分位移為方向的分位移為xA ，在，在y方向的分方向的分位移為位移為yA 。lcos lsin 2曲線運動的速度曲線運動的速度 (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，沿曲線在這一點的在這一點的 方向。方向。 (2)速度的描述：速度的描述： 分速度：用兩個互相

3、垂直的方向的分矢量表示速分速度：用兩個互相垂直的方向的分矢量表示速度，這兩個分矢量叫做度，這兩個分矢量叫做 。 切線切線分速度分速度 速度的分解：如圖速度的分解：如圖512所所示，物體沿曲線運動到示，物體沿曲線運動到A點，速度大點，速度大小為小為v，與，與x軸夾角為軸夾角為，則在，則在x方向的方向的分速度為分速度為vx ，在，在y方向的分方向的分速度為速度為vy 。 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點做曲線運動的物體，做曲線運動的物體，其速度方向一定是變化的，故曲線運其速度方向一定是變化的，故曲線運動一定是變速運動。動一定是變速運動。圖圖512vcos vsin 3運動描述的實例運動描述的實例(1)實驗過程：實

4、驗過程： 在一端封閉、長約在一端封閉、長約1 m的玻璃管內(nèi)的玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個用紅蠟塊做成注滿清水，水中放一個用紅蠟塊做成的小圓柱體，將玻璃管口塞緊。然后的小圓柱體，將玻璃管口塞緊。然后將玻璃管倒置，在蠟塊上升的同時，將玻璃管倒置，在蠟塊上升的同時，將玻璃管緊貼黑板沿水平方向向右勻?qū)⒉ＡЧ芫o貼黑板沿水平方向向右勻速移動，如圖速移動，如圖513所示。所示。 (2)實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象： 圖圖5 51 13 3 蠟塊既向上做蠟塊既向上做 運動，又隨玻璃管向右做運動，又隨玻璃管向右做 運動，運動，在黑板的背景前我們看出蠟塊是向在黑板的背景前我們看出蠟塊是向 運動的。運動的。勻速勻速勻速勻速右

5、上方右上方 (3)實驗分析：實驗分析： 以蠟塊的出發(fā)點為坐標原點，水平向右和豎直向上分以蠟塊的出發(fā)點為坐標原點，水平向右和豎直向上分別為別為x軸和軸和y軸的正方向，建立如圖軸的正方向，建立如圖514所示直角坐標所示直角坐標系，設(shè)蠟塊向右、向上的速度大小分別為系，設(shè)蠟塊向右、向上的速度大小分別為vx、vy。圖圖514(4)蠟塊的位置：蠟塊的位置：經(jīng)時間經(jīng)時間t，蠟塊的位置坐標為：，蠟塊的位置坐標為：x ，y 。vxtvyt 4物體做曲線運動的條件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當物體所受合力的方向與它的速度方向 時，物體做曲線運動。時，物體做曲線運動。不在同一直線上不在同

6、一直線上直線直線 試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)12011年年4月月17日，日，2011F1大獎賽上海站正賽在上海國際賽大獎賽上海站正賽在上海國際賽場舉行。假設(shè)在彎道上高速行駛的賽車的后輪突然脫離。場舉行。假設(shè)在彎道上高速行駛的賽車的后輪突然脫離。關(guān)于后輪之后的運動情況，以下說法正確的是關(guān)于后輪之后的運動情況，以下說法正確的是 ()A仍然沿著汽車行駛的彎道運動仍然沿著汽車行駛的彎道運動B沿著與彎道垂直的方向飛出沿著與彎道垂直的方向飛出C沿著脫離時輪子前進的方向做直線運動沿著脫離時輪子前進的方向做直線運動D上述情況都有可能上述情況都有可能解析：解析：賽車沿彎道行駛，任一時刻，賽車上任何一點的速賽車沿彎

7、道行駛，任一時刻，賽車上任何一點的速度方向，都沿賽車運動軌跡上對應(yīng)點的切線方向。車輪被度方向，都沿賽車運動軌跡上對應(yīng)點的切線方向。車輪被甩出后，不再受車身的約束，只受到與速度方向相反的阻甩出后，不再受車身的約束，只受到與速度方向相反的阻力作用力作用(重力和地面對車輪的支持力相平衡重力和地面對車輪的支持力相平衡)，故此后車輪，故此后車輪沿其脫離時前進的方向做直線運動。沿其脫離時前進的方向做直線運動。答案：答案：C2物體從物體從M到到N減速運動，圖減速運動，圖515中能正確描述物體運中能正確描述物體運動到動到P點時的速度點時的速度v和加速度和加速度a的方向關(guān)系的是的方向關(guān)系的是 ()圖圖515解析

8、：解析：做曲線運動的物體其速度方向為某點的切線方向，加做曲線運動的物體其速度方向為某點的切線方向，加速度方向即合外力的方向，指向曲線的凹側(cè)，則速度方向即合外力的方向，指向曲線的凹側(cè)，則A、B、C、D四個圖中速度和加速度方向符合曲線運動條件的為四個圖中速度和加速度方向符合曲線運動條件的為A、C兩項；曲線運動中，當合外力與速度方向成銳角時，兩項；曲線運動中，當合外力與速度方向成銳角時，物體做加速運動，成鈍角時，物體做減速運動，由牛頓第二物體做加速運動，成鈍角時，物體做減速運動，由牛頓第二定律知合外力方向與加速度方向一致，故定律知合外力方向與加速度方向一致，故A、C中符合物體中符合物體做減速運動規(guī)律

9、的為做減速運動規(guī)律的為C項。項。答案：答案：C3.如圖如圖516所示，一塊橡皮用所示，一塊橡皮用 細線懸掛于細線懸掛于O點，用鉛筆靠著線點，用鉛筆靠著線 的左側(cè)水平向右勻速移動，運的左側(cè)水平向右勻速移動，運 動中始終保持懸線豎直，則橡動中始終保持懸線豎直，則橡 皮運動的速度皮運動的速度 () A大小和方向均不變大小和方向均不變 B大小不變，方向改變大小不變，方向改變 C大小改變，方向不變大小改變，方向不變 D大小和方向均改變大小和方向均改變圖圖516解析：解析：橡皮參與了兩個分運動，一個是沿水平方向與鉛橡皮參與了兩個分運動，一個是沿水平方向與鉛筆速度一樣的勻速直線運動，另一個是豎直方向上與鉛筆

10、速度一樣的勻速直線運動，另一個是豎直方向上與鉛筆移動速度大小相等的勻速直線運動，這兩個直線運動筆移動速度大小相等的勻速直線運動，這兩個直線運動的合運動是斜向上的勻速直線運動，故選項的合運動是斜向上的勻速直線運動，故選項A正確。正確。答案：答案：A4某質(zhì)點做曲線運動時，下列說法正確的是某質(zhì)點做曲線運動時，下列說法正確的是 ()A在某一點的速度方向是該點曲線的切線方向在某一點的速度方向是該點曲線的切線方向B在任意時間內(nèi)位移的大小總是大于路程在任意時間內(nèi)位移的大小總是大于路程C在任意時刻質(zhì)點受到的合力不可能為在任意時刻質(zhì)點受到的合力不可能為0D速度的方向與合力的方向必不在一條直線上速度的方向與合力的

11、方向必不在一條直線上解析：解析：做曲線運動的物體的速度方向為該點曲線的切線方做曲線運動的物體的速度方向為該點曲線的切線方向，選項向，選項A正確。物體做曲線運動的條件是物體所受合力正確。物體做曲線運動的條件是物體所受合力不等于零，且與速度方向不在同一條直線上，選項不等于零，且與速度方向不在同一條直線上，選項C、D正確。曲線運動的位移大小一定小于路程，選項正確。曲線運動的位移大小一定小于路程，選項B錯。錯。答案：答案：ACD1對曲線運動的速度的理解對曲線運動的速度的理解(1)瞬時速度方向：瞬時速度方向：圖圖517 隨著時間取值減小，由圖隨著時間取值減小，由圖517可知時間可知時間t內(nèi)位移的方內(nèi)位移

12、的方向逐漸向向逐漸向A點的切線方向靠近，當時間趨向無限短時，位移點的切線方向靠近，當時間趨向無限短時，位移方向即為方向即為A點的切線方向，故極短時間內(nèi)的平均速度的方向點的切線方向，故極短時間內(nèi)的平均速度的方向為為A點的瞬時速度方向，即點的瞬時速度方向，即A點的切線方向。點的切線方向。 (2)曲線運動的速度變化：曲線運動的速度變化： 物體做曲線運動時，速度的方向時刻在改變，故曲線運物體做曲線運動時，速度的方向時刻在改變，故曲線運動一定是變速運動。動一定是變速運動。 2從力和運動關(guān)系的角度理解物體做曲線運動的條件從力和運動關(guān)系的角度理解物體做曲線運動的條件 (1)當合力的方向跟物體的速度方向在同一

13、直線上時，當合力的方向跟物體的速度方向在同一直線上時，物體做直線運動。物體做直線運動。 (2)當合力的方向跟物體的速度方向始終垂直時，物體當合力的方向跟物體的速度方向始終垂直時，物體做速度大小不變，方向不斷改變的曲線運動，此時的合力只做速度大小不變，方向不斷改變的曲線運動，此時的合力只改變速度的方向，不改變速度的大小。改變速度的方向，不改變速度的大小。 (3)當合力的方向跟速度方向不在同一當合力的方向跟速度方向不在同一直線上時，可將合力分解到沿著速度方向直線上時，可將合力分解到沿著速度方向和垂直于速度方向這兩個方向，如圖和垂直于速度方向這兩個方向，如圖518所示，沿著速度方向的分力所示，沿著速

14、度方向的分力F1只改變速只改變速度的大小，垂直于速度方向的分力度的大小，垂直于速度方向的分力F2只改只改變速度的方向，這時物體做速度大小和方變速度的方向，這時物體做速度大小和方向都改變的曲線運動。向都改變的曲線運動。 (4)若合力和速度之間的夾角為若合力和速度之間的夾角為，當，當090時，物體速度不斷增大；當時，物體速度不斷增大；當90180時，物體速度不斷減小。時，物體速度不斷減小。圖圖5183物體做直線運動與做曲線運動的比較物體做直線運動與做曲線運動的比較 運動名稱運動名稱比較項目比較項目勻速直勻速直線運動線運動勻加速直線運勻加速直線運動動曲線運動曲線運動F合合F合合0F合合0，F(xiàn)合合恒定

15、恒定F合合0，F(xiàn)合可合可能恒定，可能變能恒定，可能變化化aa0a0，a恒定恒定a0，a可能恒可能恒定，可能變化定，可能變化v恒定恒定變化變化變化變化 運動名稱運動名稱比較項目比較項目勻速直線勻速直線運動運動勻加速直線運動勻加速直線運動曲線運動曲線運動x位移大小位移大小等于路程等于路程位移大小等于路程位移大小等于路程位移大小位移大小比路程小比路程小F合方向與合方向與v方方向向在一條直線上在一條直線上不在一條不在一條直線上直線上a方向與方向與v方向方向在一條直線上在一條直線上不在一條不在一條直線上直線上 1在光滑的水平面上有一質(zhì)量為在光滑的水平面上有一質(zhì)量為2 kg的物體，在幾個的物體，在幾個共點

16、力的作用下做勻速直線運動?，F(xiàn)突然將與速度反方向共點力的作用下做勻速直線運動?，F(xiàn)突然將與速度反方向的的2 N的力水平旋轉(zhuǎn)的力水平旋轉(zhuǎn)90，則關(guān)于物體運動情況的敘述正確，則關(guān)于物體運動情況的敘述正確的是的是 () A物體做速度大小不變的曲線運動物體做速度大小不變的曲線運動思路點撥思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下兩點：解答本題時應(yīng)注意以下兩點：(1)物體合力的大小和方向。物體合力的大小和方向。(2)合力與速度方向間的夾角大小。合力與速度方向間的夾角大小。答案答案BC (1)在判斷一個物體是否做曲線運動時，應(yīng)首先分析物在判斷一個物體是否做曲線運動時，應(yīng)首先分析物體受到的合力的方向與速度方向是否在一條直線上

17、，若是則體受到的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。做直線運動，否則做曲線運動。 (2)做曲線運動的物體速度是否變大決定于所受合外力做曲線運動的物體速度是否變大決定于所受合外力沿運動方向切線的分力，如果該分力與速度沿運動方向切線的分力，如果該分力與速度v同向則物體速同向則物體速度變大，反之則變小。度變大，反之則變小。 1合運動與分運動的定義合運動與分運動的定義 如果物體同時參與了幾個運動，那么物體實際發(fā)生的運如果物體同時參與了幾個運動，那么物體實際發(fā)生的運動就是合運動，那幾個運動就是分運動。動就是合運動，那幾個運動就是分運動。 2合運動與分運動的關(guān)系合運動與

18、分運動的關(guān)系 (1)等效性：各分運動的共同效果與合運動效果相同。等效性：各分運動的共同效果與合運動效果相同。 (2)等時性：各分運動與合運動同時開始、同時進行、同等時性：各分運動與合運動同時開始、同時進行、同時停止，經(jīng)歷的時間相同。時停止，經(jīng)歷的時間相同。 (3)獨立性：一個物體同時參與幾個分運動，各分運動之獨立性：一個物體同時參與幾個分運動，各分運動之間互不相干，彼此獨立，互不影響。間互不相干，彼此獨立，互不影響。 (4)同體性：各分運動與合運動是同一物體的運動。同體性：各分運動與合運動是同一物體的運動。 3運動的合成與分解運動的合成與分解 (1)概念：已知分運動求合運動的過程叫運動的合成；

19、已概念：已知分運動求合運動的過程叫運動的合成；已知合運動求分運動的過程叫運動的分解。知合運動求分運動的過程叫運動的分解。 (2)運動的分解的步驟：運動的分解的步驟： 根據(jù)運動的效果根據(jù)運動的效果(產(chǎn)生位移產(chǎn)生位移)確定運動的分解方向；確定運動的分解方向； 應(yīng)用平行四邊形定則，畫出運動分解圖；應(yīng)用平行四邊形定則，畫出運動分解圖； 將平行四邊形轉(zhuǎn)化為三角形，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識求解。將平行四邊形轉(zhuǎn)化為三角形，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識求解。 (3)運動的分解三點拓展：運動的分解三點拓展： 運動的合成和分解實際上是描述運動的位移、速度、運動的合成和分解實際上是描述運動的位移、速度、加速度的合成和分解，合成或分解的參量必須

20、是相對于同一加速度的合成和分解，合成或分解的參量必須是相對于同一參考系的。參考系的。 運動的分解與力的分解一樣，如無約束條件，一個運運動的分解與力的分解一樣，如無約束條件，一個運動可以分解為無數(shù)組分運動。在具體分解運動時，可按運動動可以分解為無數(shù)組分運動。在具體分解運動時，可按運動的實際效果分解。的實際效果分解。 分解原則：分解實際速度，使兩個分速度方向垂直，分解原則：分解實際速度，使兩個分速度方向垂直，且按實際效果分解。且按實際效果分解。名師點睛名師點睛 (1)合運動一定是物體的實際運動合運動一定是物體的實際運動(一般是相對于地一般是相對于地面的面的)。 (2)不是同一時間內(nèi)發(fā)生的運動、不是

21、同一物體參與不是同一時間內(nèi)發(fā)生的運動、不是同一物體參與的運動不能進行合成。的運動不能進行合成。 (3)對速度進行分解時，不能隨意分解，應(yīng)該建立在對速度進行分解時，不能隨意分解，應(yīng)該建立在對物體的運動效果進行分析的基礎(chǔ)上。對物體的運動效果進行分析的基礎(chǔ)上。 2如圖如圖519所示，某人用繩通過定滑輪拉小船，設(shè)人所示，某人用繩通過定滑輪拉小船，設(shè)人勻速拉繩的速度為勻速拉繩的速度為v0，繩某時刻與水平方向夾角為，繩某時刻與水平方向夾角為，則船的，則船的運動性質(zhì)及此時刻小船水平速度運動性質(zhì)及此時刻小船水平速度vx為為 ()圖圖5 51 19 9 思路點撥思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下三點：解答本題時應(yīng)注意

22、以下三點： (1)小船的運動為實際的運動，即為合運動。小船的運動為實際的運動，即為合運動。 (2)人運動的速度與小船的速度沿繩的分速度的關(guān)系。人運動的速度與小船的速度沿繩的分速度的關(guān)系。 (3)由船速度特點判斷船的運動性質(zhì)。由船速度特點判斷船的運動性質(zhì)。 解析解析小船的實際運動是水平向左的運動，它的速度小船的實際運動是水平向左的運動，它的速度vx可以產(chǎn)生兩個效果：一是使繩子可以產(chǎn)生兩個效果：一是使繩子OP段縮短；二是使段縮短；二是使OP段段繩與豎直方向的夾角減小。所以船的速度繩與豎直方向的夾角減小。所以船的速度vx應(yīng)有沿應(yīng)有沿OP繩指繩指向向O的分速度的分速度v0和垂直和垂直O(jiān)P的分速度的分速

23、度v1，由運動的分解可求得，由運動的分解可求得答案答案A 用繩或桿相連接的兩個物體，因繩或桿不可伸長，用繩或桿相連接的兩個物體，因繩或桿不可伸長，因此兩物體沿繩或桿的分速度大小相等。因此兩物體沿繩或桿的分速度大小相等。圖圖5 51 11010圖圖5 51 11111 3河寬河寬d200 m，水流速度，水流速度v13 m/s，船在靜水中的速，船在靜水中的速度度v25 m/s。求：。求： (1)欲使船渡河時間最短，船應(yīng)怎樣渡河？最短時間是多少？欲使船渡河時間最短，船應(yīng)怎樣渡河？最短時間是多少？船經(jīng)過的位移多大？船經(jīng)過的位移多大？ (2)欲使船航行距離最短，船應(yīng)怎樣渡河？渡河時間多長？欲使船航行距離

24、最短，船應(yīng)怎樣渡河？渡河時間多長？ 思路點撥思路點撥解答本題時應(yīng)注意以下兩點：解答本題時應(yīng)注意以下兩點： (1)船過河時間最短的條件。船過河時間最短的條件。 (2)船在什么條件下過河時位移最短。船在什么條件下過河時位移最短。 (1)小船同時參與隨水漂流和船在靜水中的運動，兩小船同時參與隨水漂流和船在靜水中的運動，兩個運動互不干擾，且這兩個運動具有等時性。個運動互不干擾，且這兩個運動具有等時性。 (2)小船過河的時間由垂直河岸方向船的分速度決定，小船過河的時間由垂直河岸方向船的分速度決定，與河水流速無關(guān)。與河水流速無關(guān)。1( (對應(yīng)要點一對應(yīng)要點一) )翻滾過山車是大型游樂園里的一種比較刺翻滾過

25、山車是大型游樂園里的一種比較刺激的娛樂項目。如圖激的娛樂項目。如圖5112所示，翻滾過山車所示，翻滾過山車(可看成可看成質(zhì)點質(zhì)點)從高處沖下，過從高處沖下，過M點時速度方向如圖所示，在圓形點時速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過軌道內(nèi)經(jīng)過A、B、C三點。下列說法中正確的是三點。下列說法中正確的是 ()圖圖5 51 11212A過過A點時的速度方向沿點時的速度方向沿AB方向方向B過過B點時的速度方向沿水平方向點時的速度方向沿水平方向C過過A、C兩點時的速度方向相同兩點時的速度方向相同D圓形軌道上與圓形軌道上與M點速度方向相同的點在點速度方向相同的點在AB段上段上解析：解析：翻滾過山車經(jīng)過翻滾過山車

26、經(jīng)過A、B、C三點的速度方向如圖所三點的速度方向如圖所示，由圖可知示，由圖可知B正確，正確，A、C錯誤。用直尺和三角板作錯誤。用直尺和三角板作M點速度方向的平行線且與圓相切于點速度方向的平行線且與圓相切于N點，則過山車過點，則過山車過N點時速度方向與點時速度方向與M點相同，點相同，D錯誤。錯誤。答案：答案：B2( (對應(yīng)要點二對應(yīng)要點二) )如圖如圖5113所示，在水平地面上所示，在水平地面上做勻速運動的汽車，通過定滑輪用繩子吊起一個物做勻速運動的汽車，通過定滑輪用繩子吊起一個物體，若汽車和被吊物體在同一時刻的速度分別為體，若汽車和被吊物體在同一時刻的速度分別為v1和和v2，則下面說法正確的是

27、，則下面說法正確的是 ()圖圖5 51 11313A物體做勻速運動，且物體做勻速運動，且v2v1B物體做減速運動，且物體做減速運動，且v2v1C物體做加速運動，且物體做加速運動，且v2v1D物體做減速運動，且物體做減速運動，且v2v1解析：解析：汽車的實際運動，是合運動，汽車的實際運動，是合運動，取繩與汽車的連接點進行分析，它既取繩與汽車的連接點進行分析，它既包含了繩子的運動情況又包含了汽車包含了繩子的運動情況又包含了汽車的運動情況。它產(chǎn)生了兩個運動效果：的運動情況。它產(chǎn)生了兩個運動效果：沿繩方向拉繩，使定滑輪左端的繩沿繩方向拉繩，使定滑輪左端的繩變長；使繩子向左上方偏轉(zhuǎn)，使繩與豎直方向的夾角變長；使繩子向左上方偏轉(zhuǎn)，使繩與豎直方向的夾角逐逐漸增大。如圖所示，將車速沿繩方向及垂直繩方向進行分解，