2022年人教版必修二第五章《曲線運(yùn)動(dòng)》單元教案 2

1、名師精編 優(yōu)秀教案物理必修 2 人教新課標(biāo) 第 5 章曲線運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí) 教案單 元 小 結(jié) 導(dǎo) 航【知識(shí)結(jié)構(gòu)】曲線運(yùn)動(dòng)的條件：物體所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直線上 研究曲線運(yùn)動(dòng)的基本方法：運(yùn)動(dòng)的合成與分解 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：變速曲線運(yùn)動(dòng) 描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的幾個(gè)物理量曲 線 運(yùn) 動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度： v角速度： 周期 T頻率： f 向心力：指向圓心，提供相信加速度向心加速度：改變速度方向運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)三 種平拋運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)特 殊 的 曲 線 運(yùn) 動(dòng)豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)公式：水平方向： vxv0，x v0 t豎直方向： vygt，ygt2/2運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：勻變速曲線

2、運(yùn)動(dòng) 規(guī)律斜拋運(yùn)動(dòng)水平方向： vxv0cos ， xv 0 cos t2/2豎直方向： vyv0sin gt，yv 0sin tgt【疑難解析】一曲線運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的合成與分解物體的運(yùn)動(dòng)軌跡不是直線的運(yùn)動(dòng)稱為曲線運(yùn)動(dòng)，曲線運(yùn)動(dòng)的條件可從兩個(gè)角度來理解：從運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)角度來理解：物體所受合力的方向與物體的速度 方向不在同一條直線上。曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿曲線的切線方向，曲線運(yùn)動(dòng)名師精編 優(yōu)秀教案是一種變速運(yùn)動(dòng)。曲線運(yùn)動(dòng)是一種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，為了簡(jiǎn)化解題過程引入了運(yùn)動(dòng)的合成和分解。一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)可根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果按正交分解或按平行四邊形定則 進(jìn)行

3、分解。合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)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(dòng)的合成是運(yùn)動(dòng)分解的逆運(yùn)算，同樣遵循平行四邊形定則。二平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)具有水平初速度且只受重力作用，是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。研究平 拋運(yùn)動(dòng)的方法是利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解，將復(fù)雜運(yùn)動(dòng)分解成水平方向的勻速 直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為：水平方向：ax=0，vx=v0，x=v0t；豎直方向： ay=g，vy=gt，y=gt 2/2；合運(yùn)動(dòng)： a=g，vv2v2，v 與 v0的夾角tangtt2 h與xyv0平拋運(yùn)動(dòng)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gv0無關(guān)。水平射程x=v02h。g三勻速圓周運(yùn)動(dòng)、描述勻速

4、圓周運(yùn)動(dòng)的物理量、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析。正確理解并掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)、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(dòng)與其他知識(shí)結(jié)合時(shí)，關(guān)鍵找出向心力，再利用向心力公式F nmv2或Fnmr2列式求解。向心力可以由某一個(gè)力提供，也可由某一r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(dòng)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??；在變速 圓周運(yùn)動(dòng)中，物體所受的合外力不一定指向圓心，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)

5、階段不做研究。名師精編 優(yōu)秀教案對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)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v臨gR，桿類的約束條件為v 臨0。四基本解題方法（1）如何運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解與合成方法來研究曲線運(yùn)動(dòng)呢？利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解研究曲線運(yùn)動(dòng)的思維流程：（欲知）曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（只需研究）兩直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律（得知）曲線運(yùn)動(dòng)規(guī)律在處理實(shí)際問題中應(yīng)注意： 只有深刻挖掘曲線運(yùn)動(dòng)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果，才能明確曲線運(yùn)動(dòng)應(yīng)分解為哪兩個(gè)方向上的直線運(yùn)動(dòng)。這是分析處理曲線運(yùn)動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)。 進(jìn)行等效合成時(shí)，要尋找兩分運(yùn)動(dòng)時(shí)間的聯(lián)系等時(shí)性。這往往是分析 處理曲線運(yùn)動(dòng)問題的切人點(diǎn)。（2）處理

6、勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的解題思路。所有勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)命題，重點(diǎn)都是對(duì)牛頓第二定律 F=ma 在曲線運(yùn)動(dòng) 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(dòng)軌道平面、圓心、圓半徑，寫出與向心力所對(duì)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)【典例精析】F=ma 列方程求解。例 1如圖 6-35 所示，半徑為 R 的水平圓板繞豎直軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 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(dòng)的角速度為多大時(shí)，小球與圓

7、板只碰一次，且落點(diǎn)為 B? 圖 6-35 名師精編優(yōu)秀教案解析 球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t=2hg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=R =R tgn 圈（ n=1，2 h要保證球落到B 點(diǎn)，需在球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)使圓板轉(zhuǎn)動(dòng)2， ），則 t=n2圓板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 =n2=2ng=n2g試分析圖中的t2 hh例 2小球在半徑為 R 的光滑半球內(nèi)做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，（小球與半球球心連線跟豎直方向的夾角）球的半徑遠(yuǎn)小于 R。）與線速度 v、周期 T 的關(guān)系。（小解析：小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在和小球等高的水平面上（不在半球的球心），向心力 F 是重力 G 和支持力 N 的合力，

8、所以重力和支持 力 的 合 力 方 向 必 然 水 平 。 如 圖6-36所 示 有 ：mgtanmv2mRsin2，Rsin圖 6-36 由此可得：vgRtansin,T2Rcos2h，（式中 hgg為小球軌道平面到球心的高度） 。可見， 越大（即軌跡所在平面越高） ，v 越大， T 越小。例 3如圖 6-38 所示，在質(zhì)量為 M 的電動(dòng)機(jī)上，裝有質(zhì)量為 m 的偏心輪，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 ，當(dāng)飛輪重心在轉(zhuǎn)軸正上方時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的壓力剛好為零，則飛輪重心離轉(zhuǎn)軸的距離多大 力多大 ? ?在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中， 電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的最大壓解析 設(shè)偏心輪的重心距轉(zhuǎn)軸 r，偏心輪等效為用一長(zhǎng)為r 的細(xì)桿固定質(zhì)量為

9、 m（輪的質(zhì)量）的質(zhì)點(diǎn)，繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)（如圖）。輪的重心在正上方時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的壓力剛圖 6-37 名師精編 優(yōu)秀教案好為零，則此時(shí)偏心輪對(duì)電動(dòng)機(jī)向上的作用力大小等于電動(dòng)機(jī)的重力。即F=Mg 根據(jù)牛頓第三定律， 此時(shí)軸對(duì)偏心輪的作用力向下，為 Fmg=m 2r 大小為 F=Mg，其向心力由得偏心輪重心到轉(zhuǎn)軸的距離為：r=（Mm）g（ m 2）當(dāng)偏心輪的重心轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的壓力最大 .對(duì)偏心輪有F mg=m 2r 對(duì)電動(dòng)機(jī)，設(shè)它所受支持力為FN ，F(xiàn)N=F Mg由、解得 FN=2（Mm）g由牛頓第三定律得，電動(dòng)機(jī)對(duì)地面的最大壓力為2（Mm）g. 例 4如圖 6-38 所示，用細(xì)繩一端系

10、著的質(zhì)量為 M=0.6kg 的物體 A 靜止在水平轉(zhuǎn)盤上， 細(xì)繩另一端通過轉(zhuǎn)盤中心 的光滑小孔 O 吊著質(zhì)量為 m=0.3kg 的小球 B，A 的重心 到 O 點(diǎn)的距離為 0.2m若 A 與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力 為 F=2N，為使小球 B 保持靜止， 求轉(zhuǎn)盤繞中心 O 旋轉(zhuǎn)的角速度 的取值范圍（取 g=10m/s 2）圖 6-38 解析 要使 B 靜止， A 必須相對(duì)于轉(zhuǎn)盤靜止具有與轉(zhuǎn) 盤相同的角速度 A 需要的向心力由繩拉力和靜摩擦力合成角速度取最大值時(shí)，A 有離心趨勢(shì)，靜摩擦力指向圓心 動(dòng)的趨勢(shì)，靜摩擦力背離圓心 O對(duì)于 B，T=mg 對(duì)于 A，TfMr222 . 9rad/s 1TfMr

11、2216 . 5rad/s O；角速度取最小值時(shí)， A 有向心運(yùn)圖 6-39 所以2.9 rad/s 6 .5名師精編優(yōu)秀教案rad/s 例 5.如圖 6-39 所示，在水平固定的光滑平板上，有一質(zhì)量為 M 的質(zhì)點(diǎn) P，與穿 過中央小孔 H 的輕繩一端連著。平板與小孔是光滑的，用手拉著繩子下端，使質(zhì)點(diǎn)做半徑為 a、角速度為 1 的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若繩子迅速放松至某一長(zhǎng)度 b 而拉緊，質(zhì)點(diǎn)就能在以半徑為 a 到 b 所需的時(shí)間及質(zhì)點(diǎn)在半徑為b 的圓周上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) .求質(zhì)點(diǎn)由半徑 b 的圓周上運(yùn)動(dòng)的角速度 . 解析 質(zhì)點(diǎn)在半徑為 a 的圓周上以角速度 1 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其線速度為 va 1a.突然松繩后，向心力消失，質(zhì)點(diǎn)沿切線方向飛出以 va 做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到線被拉直 .如圖所示。質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移為 sb 2a 2，則質(zhì)點(diǎn)由半徑 a 到 b 所需的