2017-2018學(xué)年高中物理專題5.1曲線運(yùn)動(dòng)講基礎(chǔ)版含解析新人教版必修

1、5.1 曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)一、曲線運(yùn)動(dòng)的位移一、曲線運(yùn)動(dòng)定義：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)二、曲線運(yùn)動(dòng)的位移1坐標(biāo)系的選擇研究曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)通常建立平面直角坐標(biāo)系。2位移的描述對(duì)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其位移應(yīng)盡量用坐標(biāo)軸方向的分矢量來(lái)表示(如圖)，當(dāng)物體由O運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，可以用A點(diǎn)的_位置坐標(biāo)(xA，yA)來(lái)表示位移矢量l。知識(shí)點(diǎn)二、曲線運(yùn)動(dòng)的速度 1速度的方向質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度的方向，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向2運(yùn)動(dòng)性質(zhì)做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化，即速度時(shí)刻發(fā)生變化，因此曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。3速度的描述可以用相互垂直的兩個(gè)方向的分矢量表示，這兩個(gè)分矢量叫做分速度。如圖，兩個(gè)分速度vx、vy

2、與速度v的關(guān)系是：vxvcos，vyvsin4對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的速度的理解(1)曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度方向，就是質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻(或該點(diǎn))脫離曲線后自由運(yùn)動(dòng)的方向，也就是曲線上這一點(diǎn)的切線方向。(2)速度是一個(gè)矢量，既有大小，又有方向，假如在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有速度大小的變化，而物體的速度方向不變，則物體只能做直線運(yùn)動(dòng)，因此，若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，表明物體的速度方向發(fā)生了變化。【實(shí)驗(yàn)探究】1、砂輪與火星2、雨傘與雨滴【實(shí)驗(yàn)分析】1、砂輪邊緣的沙粒的運(yùn)動(dòng)軌跡是什么？火星飛出方向是怎樣的?砂輪邊緣的沙粒的軌跡是個(gè)圓；火星從砂輪邊緣的切線方向飛出 2、水滴運(yùn)動(dòng)的軌跡是什么？飛出方向是怎樣的?水滴隨

3、雨傘一起轉(zhuǎn)動(dòng)，它的軌跡是個(gè)圓 ；水滴從雨傘邊緣的切線方向飛出 【理論探究】運(yùn)動(dòng)的物體的速度 【結(jié)論】做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向是曲線上的某一點(diǎn)切線方向知識(shí)點(diǎn)三、曲線運(yùn)動(dòng)的描述 1蠟塊的運(yùn)動(dòng)當(dāng)蠟塊在豎直玻璃管內(nèi)向上勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，讓玻璃管向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則蠟塊就參與了豎直方向和水平方向的兩個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng)2蠟塊的位置以蠟塊的初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右和豎直向上的方向分別為x、y軸的正方向建立坐標(biāo)系，如圖所示。位置P可以用它的x、y兩個(gè)坐標(biāo)表示。xvxt；yvyt3蠟塊的速度速度的大小：veq r(voal(2,x)voal(2,y)速度的方向：taneq f(vy,vx) (角表示v的方向與x

4、軸的夾角)4蠟塊的運(yùn)動(dòng)軌跡yeq f(vy,vx)x，是一條過(guò)原點(diǎn)的直線專題：運(yùn)動(dòng)的合成與分解1合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)如果物體同時(shí)參與了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，那么物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng)，參與的那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)就是分運(yùn)動(dòng)2合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系獨(dú)立性一個(gè)物體同時(shí)參與兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，其中的任一個(gè)分運(yùn)動(dòng)并不會(huì)因?yàn)橛辛硗獾姆诌\(yùn)動(dòng)的存在而有所改變。即各分運(yùn)動(dòng)是互相獨(dú)立的、互不影響的等時(shí)性各個(gè)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)總是同時(shí)開(kāi)始，同時(shí)結(jié)束，經(jīng)歷的時(shí)間相等。不是同時(shí)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)不能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成等效性各分運(yùn)動(dòng)合成起來(lái)和合運(yùn)動(dòng)效果相同，即分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)可以“等效替代”同體性合運(yùn)動(dòng)和它的分運(yùn)動(dòng)必須對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)物體的合運(yùn)動(dòng)不能分解為另一個(gè)

5、物體的分運(yùn)動(dòng)3合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的求法(1)運(yùn)動(dòng)合成與分解：已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的合成；已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)，叫運(yùn)動(dòng)的分解。(2)運(yùn)動(dòng)合成與分解的法測(cè)：合成和分解的內(nèi)容是位移、速度、加速度的合成與分解，這些量都是矢量，遵循的是平行四邊形定則。(3)運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法：在遵循平行四邊形定則的前提下，處理合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)關(guān)系時(shí)要靈活采用方法，或用作圖法、或用解析法，依情況而定，可以借鑒力的合成和分解的知識(shí)，具體問(wèn)題具體分析。特別提醒(1)合運(yùn)動(dòng)一定是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的合成與分解時(shí)所做的平行四邊形中合運(yùn)動(dòng)是平行四邊形的對(duì)角線。(2)運(yùn)動(dòng)的合成與分解與力的合成與分解方法完全相同，之前所學(xué)的力的合

6、成與分解的規(guī)律及方法可以直接應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)的合成與分解。【典型例題】【例題1】質(zhì)量m2kg的物體在光滑平面上運(yùn)動(dòng)，其分速度vx和vy隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。求：(1)物體受到的合力和初速度；(2)t8s時(shí)物體的速度；(3)t4s時(shí)物體的位移；(4)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡方程。(2)當(dāng)t8s時(shí)，vx3m/s，vyayt4m/s，所以veq r(voal(2,x)voal(2,y)5m/s設(shè)速度與x軸的夾角為，則taneq f(vy,vx)eq f(4,3)(3)當(dāng)t4s時(shí)，xv0 xt12m，yeq f(1,2)ayt24m，物體的位移leq r(x2y2)4eq r(10)m設(shè)位移與x軸的夾角為，則ta

7、neq f(y,x)eq f(1,3)(4)由xv0 xt3t，yeq f(1,2)ayt2eq f(1,4)t2，消去t得yeq f(x2,36) 【針對(duì)訓(xùn)練】對(duì)于兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A合運(yùn)動(dòng)的速度一定大于兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度B合運(yùn)動(dòng)的速度一定大于某一個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度C合運(yùn)動(dòng)的方向就是物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的方向D由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)速度的大小就可以確定合運(yùn)動(dòng)速度【答案】C知識(shí)點(diǎn)四、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 1從動(dòng)力學(xué)的角度看當(dāng)物體所受合力的方向跟它的速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。2從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度看當(dāng)物體的加速度與它的速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。特別提醒1運(yùn)動(dòng)性質(zhì)(1

8、)由于做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向時(shí)刻在變化，不管速度大小是否改變，因其矢量性，物體的速度在時(shí)刻變化，即曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。(2)2曲線運(yùn)動(dòng)的“一定”和“不一定”(1)質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)其路程一定越大，但位移不一定越大。(2)質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向一定變化，速度大小不一定變化。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(shí)，物體做速率越來(lái)越大的曲線運(yùn)動(dòng)。(2)合外力方向與速度方向夾角為直角時(shí)，物體做速率不變的曲線運(yùn)動(dòng)。(3)合外力方向與速度方向夾角為鈍角時(shí)，物體做速率越來(lái)越小的曲線運(yùn)動(dòng)。拓展如圖甲是拋出的石子在空中劃出的弧線，圖乙是某衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的部分軌跡，請(qǐng)

9、畫(huà)出物體在A、B、C、D點(diǎn)的受力方向和速度方向，并總結(jié)曲線運(yùn)動(dòng)中速度、軌跡、合力有怎樣的關(guān)系提示：如圖所示，在曲線運(yùn)動(dòng)中，軌跡處于速度與合力方向之間，并向合力方向彎曲要點(diǎn)歸納1曲線運(yùn)動(dòng)中速度、軌跡、合力三者間的關(guān)系做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其軌跡處在運(yùn)動(dòng)方向與合力方向之間且向合力所指的方向彎曲(1)根據(jù)速度和合力的方向，可定性畫(huà)出物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示(2)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，可確定某點(diǎn)的速度方向，也可定性畫(huà)出受力方向，如圖所示說(shuō)明：物體經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)，速度方向是確定的，圖中畫(huà)出的兩個(gè)力的方向都是可能的【典型例題】【例題2】（多選）關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的條件，下列說(shuō)法中正確的是()A物體受變力作用才可能做曲線運(yùn)動(dòng)B物體受恒力作用也可能做曲線運(yùn)動(dòng)C物體所受合力為零時(shí)不可能做曲線運(yùn)動(dòng)D物體只要受到合力作用就一定做曲線運(yùn)動(dòng)【答案】BC【針對(duì)訓(xùn)練】如圖所示，一質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)到N點(diǎn)