曲線運動課件人教版（2019）高中物理必修二

1.1曲線運動截止到目前為止，我們只研究了物體沿一條直線的運動。事實上，自然界中很多運動的軌跡并不是直線，而是曲線?；@球比賽中，運動員奮力投籃，籃球在空中劃過一條弧線進入籃筐。億萬年來地球在接近圓形的軌道上，圍繞太陽不停地運轉。同學們一定還能列舉出更多的物體沿曲線軌跡運動的例子，比如：旋轉木馬、過山車．．．甚至我們走路時拐一個彎。我們把運動軌跡是曲線的運動稱為曲線運動。從這一章開始我們研究曲線運動生活中的曲線運動嫦娥四號在月球背面軟著陸一、曲線運動的速度方向物體做直線運動時，速度方向與運動的軌跡一致，同學們不妨猜想一下，物體作曲線運動時，速度方向又是怎樣的呢？同學們或許會猜想：速度方向與位移方向一致，由起點指向終點。亦或是與曲線軌跡一致，是彎曲的。亦或是沿曲線的切線方向。亦或是...但不論你做如何的猜想，請注意，速度是矢量,在每一個瞬間的方向是唯一確定的。需要說明的是：這里的速度指的是曲線運動的瞬時速度。在水平桌面上放一張白紙，白紙上擺一條由幾段稍短的弧形軌道組合而成的彎道。使表面沾有紅色印泥的鋼球以一定的初速度從彎道的C端滾入，鋼球從出球在A、B點的運動方向。離開后會在白紙上留下一條運動的痕跡，白紙上的印跡與軌道(曲線)有什么關系？演示ABC我們可以通過一個小實驗，來體會做曲線運動物體的速度方向：在細線的一端拴上一小塊橡皮，抓住細線的另一端，輪動橡皮，使它沿圓周軌跡運動，如果突然放手，橡皮會飛出，我們發(fā)現，在不同的瞬間放手，橡皮飛出的線路也是不同的，這一現象說明了什么呢？

一切物體都具有慣性，松手后，橡皮將沿原來的速度方向繼續(xù)運動一小段距離，由此反推回去，可知：松手的瞬間橡皮的速度方向也是各不相同的?？梢姡€運動的速度方向是不斷改變的。所以曲線運動是變速運動由于位移方向由起點指向終點，一個過程的位移方向是一定的，而曲線運動的速度方向是不斷改變的。所以速度方向不可能是位移方向，當然也不可能是彎曲的。我們不妨引入切線的概念，研究這一問題。雖然，速度方向不可能是彎曲的，但仔細觀察橡皮的飛出路線，又似乎覺得速度方向與曲線軌跡之間有著某種聯(lián)系。這是一種怎樣的聯(lián)系呢？AB對于切線，我們并不陌生，在數學中我們學過圓的切線。那么其它曲線的切線又是指什么呢？右圖中是一段曲線，A、B為曲線上的兩個點，圖中的黃點表示B點向A點靠近的軌跡。當B點向A點靠近時，割線的位置和方向不斷變化，當B點無限靠近A點時，這條割線就叫做曲線在A點的切線。過A、B作一條直線，叫做曲線的割線。ABPPPPPCDEFPvA物體越靠近A點，從物體所在位置，到A點的平均速度方向，就越接近過A點的切線方向。當物體無限靠近A點時，平均速度等于物體在A點的瞬時速度，方向沿過A點曲線軌跡的切線方向。如果質點P沿曲線從B點向A點運動B、A連線方向就是物體位移方向，也是平均速度方向。明確了曲線的切線概念，我們再來看曲線運動的速度方向vCvBvDvAvFvE結論：曲線運動中，物體在某一點的速度方向，沿曲線軌跡在這一點的切線方向。例如，質點沿曲線從B點向A點運動，經過B、C、D、E、F、A各點的速度方向都沿曲線軌跡在該點的切線方向。BCADEF既然曲線運動都是變速運動，做曲線運動的物體一定受到合外力的作用。二、物體做曲線運動的條件物體受到怎樣的合外力才能做曲線運動呢？因為力是改變物體運動狀態(tài)（速度的大小與方向）的原因。當速度與合力的方向一致時，根據牛二律可知：加速度方向與速度方向一致，物體做加速直線運動。當速度與合力的方向相反時，根據牛二律可知：加速度方向與速度方向相反，物體做減速直線運動。我們不妨回顧一下合外力對物體運動的影響。怎樣的力能使物體拐彎呢？當我們水平拋出一個物體時，會發(fā)現物體沿著一條向下彎曲的軌跡做曲線運動，這是由于物體受到了重力的作用，可是，重力作用下物體不一定做曲線運動，如果我們豎直向下拋出物體，物體做加速直線運動。物體在各點的速度方向與重力方向?如果我們仔細分析剛才的拋體運動會發(fā)現一個現象??？mgv1mgv2mgv3不在一條直線上。觀察鋼球的運動軌跡實驗器材：鋼球、磁鐵、帶有斜槽的桌面。實驗步驟：（1）讓鋼球從斜槽上沿直線下滑，在水平面上做直線運動。（2）在鋼球運動路線的正前方或旁邊放一塊磁鐵觀察鋼球的運動。實驗操作物體做曲線運動的條件是：物體受所合外力力方向與速度方向不在同一條直線上。這句話的含義是：一切做曲線運動的物體必須具備三個條件。（1）物體合外力不為零。（2）物體具有速度。（3）速度與合外力不在一條直線上。結論：物體做曲線運動時，速度與曲線軌跡相切，合外力指向曲線軌跡的內側vF合通過前面的學習，你能說出，曲線運動中，曲線軌跡與速度方向以及合外力方向有怎樣的關系呢？思考題：速度與合力的夾角的關系分類速度和合力的夾角θ運動性質力的作用效果直線運動曲線運動θ=0°θ=180°0°＜θ＜90°90°＜θ＜180°θ=90°減速曲線運動加速曲線運動加速直線運動減速直線運動只改變速度的大小，不改變速度的方向既改變速度的大小，又改變速度的方向只改變速度的方向，不改變速度的大小速度大小不變的曲線運動知識拓展直線運動曲線運動F（或a）跟v在一條直線上F（或a）跟v不在一條直線上a恒定a變化a恒定a變化勻變速直線運動變加速直線運動勻變速曲線運動變加速曲線運動

直線運動和曲線運動以及勻變速和變加速運動的判定判斷直線還是曲線運動關鍵看a與v是否同一直線；判斷勻變速還是變加速關鍵看a是否恒定。課堂練習關于曲線運動，下列說法正確的是（）A．曲線運動的加速度可能為零。B．曲線運動的速度方向與位移方向一致。C．一切曲線運動都是變速運動D．做曲線運動的物體受到的合力一定變化。C(1)做曲線運動的物體，速度可能不變。 ()(2)曲線運動一定是變速運動，但變速運動不一定是曲線運動(

)(3)物體的速度不斷改變，它一定做曲線運動。 (

)(4)做曲線運動物體的位移大小可能與路程相等。 (

)(5)做曲線運動物體的合力一定是恒力。 (

)(6)做曲線運動的物體一定有加速度。 (

)×√×

××√課堂練習課堂練習(多選)一質點做勻速直線運動,現對其施加一恒力,且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變,則()A.質點速度的方向總是與該恒力的方向相同B.質點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C.質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D.質點單位時間內速率的變化量總是不變BC【解析】本題由速度方向與所施加的恒力方向的不確定性,可得質點有做勻加速、勻減速等運動的可能,但可以確定的是質點一定做勻變速運動,若質點的速度方向與該恒力方向不在一條直線上,質點做勻變速曲線運動,速度方向時刻變化,A錯誤;若合力的方向始終垂直速度方向,由于速度方向時刻變化,則合力方向時刻在變,本題質點所受合力為恒力,方向恒定,B正確;根據牛頓第二定律知,加速度的方向即為合力的方向,C正確速率的變化量是速率作差得到的,為標量,單位時間內的變化量不恒定，D錯誤。【答案】BC課堂練習一個質點受到兩個互成銳角的力F1和F2的作用,由靜止開始運動,若運動中保持兩個力的方向不變,但F1突然增大?F,則質點此后（）A.一定做勻變速曲線運動B.可能做勻速直線運動C.可能做變加速曲