2024版新教材高中物理第五章拋體運(yùn)動1.曲線運(yùn)動導(dǎo)學(xué)案新人教版必修第二冊

1．曲線運(yùn)動核心素養(yǎng)定位物理觀念(1)知道什么是曲線運(yùn)動．(2)知道曲線運(yùn)動的瞬時速度方向．(3)知道物體做曲線運(yùn)動的條件．科學(xué)思維(1)能用極限思想理解曲線運(yùn)動的瞬時速度方向，并會在軌跡圖上畫出某點(diǎn)的速度方向．(2)理解曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動．(3)會運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律分析討論物體做曲線運(yùn)動的條件．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任認(rèn)識生活、生產(chǎn)中的曲線運(yùn)動的實(shí)例，體會物理學(xué)研究的很多問題就在身邊．一、曲線運(yùn)動的速度方向1．切線：如圖所示，當(dāng)B點(diǎn)非常非常________A點(diǎn)時，這條________就叫作曲線在A點(diǎn)的切線．2．速度方向：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿________在這一點(diǎn)的________方向．時刻改變3．運(yùn)動性質(zhì)：曲線運(yùn)動是________運(yùn)動．加速度一定不為零二、物體做曲線運(yùn)動的條件1．動力學(xué)角度：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向________________時，物體做曲線運(yùn)動．無力不拐彎，拐彎必有力2．運(yùn)動學(xué)角度：物體的加速度方向與它的________不在同一直線上時，物體做曲線運(yùn)動．加速度可變可不變【情境思考】F1大獎賽是目前世界上速度最快、費(fèi)用最昂貴、技術(shù)最高的比賽，也是方程式汽車賽中最高級別的比賽．如圖為在彎道上高速行駛的F1賽車，請對以下結(jié)論作出判斷．(1)賽車做曲線運(yùn)動時，速度時刻發(fā)生變化．()(2)賽車做曲線運(yùn)動時，合力的方向和速度的方向可能在同一條直線上．()(3)賽車做曲線運(yùn)動時，合力一定不為零．()(4)賽車做曲線運(yùn)動時，加速度一定不為零．()1旋轉(zhuǎn)雨傘拋出的水滴和砂輪打磨下來的熾熱微粒拋出的水滴、熾熱的微粒皆沿邊緣某點(diǎn)的切線方向飛出．2飛機(jī)投放物資，為什么物資做曲線運(yùn)動？分析：物資離開飛機(jī)后，由于慣性，具有與飛機(jī)相同的初速度．物資只受重力，初速度方向與重力方向成90°角，所以物資做曲線運(yùn)動．物體做曲線運(yùn)動時，關(guān)于受力(加速度)的“一定”與“不一定”(1)“一定”：物體所受合力(具有的加速度)一定不為零，物體所受合力(具有的加速度)的方向與其速度方向一定不在同一條直線上．(2)“不一定”：物體所受合力(具有的加速度)不一定變化，即物體所受合力(具有的加速度)可以是恒定的，也可以是變化的．目標(biāo)一曲線運(yùn)動及其速度方向【導(dǎo)思】下面兩幅圖片分別為拋出的籃球和過山車的運(yùn)動情況．請思考：(1)如何確定它們運(yùn)動過程中在某一位置的速度方向？(2)它們運(yùn)動過程中的速度恒定嗎？【歸納】1．曲線運(yùn)動的速度(1)質(zhì)點(diǎn)在某一時刻(某一位置)速度的方向與這一時刻質(zhì)點(diǎn)所在位置處的切線方向一致，故其速度的方向時刻改變．(2)物體做曲線運(yùn)動時，運(yùn)動方向不斷變化，即速度方向一定變化，但速度的大小不一定變化．2．曲線運(yùn)動的性質(zhì)及分類(1)性質(zhì)：速度是矢量，因?yàn)樗俣确较驎r刻發(fā)生變化，所以曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動．(2)分類曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動，但變速運(yùn)動不一定是曲線運(yùn)動，如勻變速直線運(yùn)動．【典例】例1下列說法正確的是()A．做曲線運(yùn)動的物體速度方向一定發(fā)生變化B．速度方向發(fā)生變化的運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動C．速度變化的運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動D．加速度變化的運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動例2如圖所示，甲圖是從高空拍攝的北京冬奧會鋼架雪車賽道的實(shí)景圖，乙圖是其示意圖．比賽時，運(yùn)動員從起點(diǎn)沿賽道快速向終點(diǎn)滑去，先后經(jīng)過A、P、B、C、D五點(diǎn)．運(yùn)動員速度方向與經(jīng)過P點(diǎn)的速度方向最接近的是()A．A點(diǎn)B．B點(diǎn)C．C點(diǎn)D．D點(diǎn)目標(biāo)二物體做曲線運(yùn)動的條件【導(dǎo)思】(1)圖甲為拋出的石子在空中運(yùn)動的部分軌跡，圖乙是水平面上一小鋼球在磁體作用下的部分運(yùn)動軌跡．請?jiān)趫D中畫出物體在A、B、C、D四點(diǎn)的受力方向和速度方向．(不計(jì)空氣阻力與摩擦阻力)(2)物體做曲線運(yùn)動的條件是什么？(3)上面兩種情況下，軌跡、速度方向與合力方向三者有什么關(guān)系？【歸納】1．物體做曲線運(yùn)動的條件合力方向與速度方向不在同一條直線上．這包含三個層次的內(nèi)容：初速度不為零；合力(加速度)不為零；合力方向與速度方向不在同一條直線上．2．曲線運(yùn)動中合力方向、速度方向與軌跡的關(guān)系3．合外力與速率變化的關(guān)系假設(shè)合外力方向與速度方向的夾角為α，則存在三種情況：(1)α為銳角時，速率增大，如圖甲；(2)α為直角時，速率不變，如圖乙；(3)α為鈍角時，速率減小，如圖丙．【典例】例3[2023·呂梁市高一期中]曲線運(yùn)動是自然界中普遍存在的運(yùn)動形式，下面關(guān)于曲線運(yùn)動的說法，正確的是()A．物體只要受到變力的作用，就會做曲線運(yùn)動B．物體在恒定的合力作用下一定會做直線運(yùn)動C．物體做曲線運(yùn)動時，合力方向可能發(fā)生變化，也可能不變D．若物體在大小不變的合力作用下做曲線運(yùn)動，則一定是勻變速曲線運(yùn)動例4如圖所示為汽車在水平地面轉(zhuǎn)彎的示意圖．關(guān)于轉(zhuǎn)彎時汽車速度及汽車所受合外力F的方向，下列圖示可能正確的是()1．(多選)如圖所示，小明同學(xué)沿圓形跑道以恒定速率晨練．下列說法正確的是()A．小明做勻速運(yùn)動，其加速度為零B．小明做變速運(yùn)動，其加速度不為零C．小明所受合力為零，處于平衡狀態(tài)D．小明的速度大小不變，但方向時刻變化2．2022年3月，在F1錦標(biāo)賽巴林站比賽中，中國車手周冠宇獲得第10名，取得生涯首個積分．假如某賽車在彎道上高速行駛時突然后輪脫離賽車，關(guān)于脫離賽車后的車輪的運(yùn)動情況，以下說法正確的是()A．仍然沿著汽車行駛的彎道運(yùn)動B．沿著與彎道垂直的方向飛出C．沿著脫離時輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動，離開彎道D．上述情況都有可能3．如圖所示情況中，下列說法正確的是()A．離開砂輪的熾熱微粒處于平衡狀態(tài)B．鏈球在手的牽引下做曲線運(yùn)動，鏈球可能處于平衡狀態(tài)C．飛出去的鏈球受到一個向前的力D．不計(jì)空氣阻力，飛出去的鏈球做勻變速曲線運(yùn)動4．[2023·合肥高一檢測]如圖所示，一小球在光滑的水平面上以初速度v0向右運(yùn)動，運(yùn)動過程中要穿過一段水平向北的風(fēng)帶ab，經(jīng)過風(fēng)帶時風(fēng)會給小球一個向北的水平恒力，其余區(qū)域無風(fēng)力．則小球經(jīng)過風(fēng)帶時及過風(fēng)帶后的軌跡正確的是()5．一個小球在水平桌面上運(yùn)動，當(dāng)小球運(yùn)動至P點(diǎn)時，開始受到恒定外力的作用，運(yùn)動軌跡如圖所示，AP為直線，PB為曲線．對于小球受到的外力的方向，下列說法正確的是()A．該外力可能沿x軸正方向B．該外力可能沿x軸負(fù)方向C．該外力可能沿y軸正方向D．該外力可能沿y軸負(fù)方向1．曲線運(yùn)動導(dǎo)學(xué)掌握必備知識一、1．接近割線2．曲線切線3．變速二、1．不在同一直線上2．速度方向情境思考答案：(1)√(2)×(3)√(4)√共研突破關(guān)鍵能力目標(biāo)一提示：(1)物體在某一位置的速度方向?yàn)檫@一位置軌跡的切線方向．(2)它們做曲線運(yùn)動時速度方向時刻發(fā)生改變，故其速度不恒定．[例1]解析：做曲線運(yùn)動的物體的速度方向時刻發(fā)生變化，故A正確；速度方向發(fā)生變化的運(yùn)動不一定是曲線運(yùn)動，如物體做往復(fù)直線運(yùn)動，故B錯誤；速度是矢量，速度的變化包括大小和方向的變化，如勻變速直線運(yùn)動，物體速度大小發(fā)生變化，但不是做曲線運(yùn)動，故C錯誤；做直線運(yùn)動的物體加速度也可以變化，如變加速直線運(yùn)動，故D錯誤．答案：A[例2]解析：曲線運(yùn)動某點(diǎn)的速度方向沿著該點(diǎn)的切線方向．由圖可知，運(yùn)動員速度方向與經(jīng)過P點(diǎn)的速度方向最接近的是A點(diǎn)，A正確．答案：A目標(biāo)二提示：(1)各點(diǎn)受力方向和速度方向如圖所示．(2)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上．(3)軌跡、速度方向、合力方向三者不共線，合力指向軌跡的凹側(cè)，軌跡夾在速度方向與合力方向之間．[例3]解析：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運(yùn)動，A、B錯誤；物體做曲線運(yùn)動時，其所受合力的方向與速度方向不在同一直線上，合力的方向可能發(fā)生變化，也可能不變，C正確；做勻變速曲線運(yùn)動的物體所受的合力恒定不變，而不只是合力大小不變，D錯誤．答案：C[例4]解析：汽車轉(zhuǎn)彎時做曲線運(yùn)動，則速度方向沿軌跡的切線方向，所受的合外力指向軌跡的凹側(cè)，則正確的圖可能為D.答案：D精練落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)1．解析：小明做曲線運(yùn)動，其速度方向時刻變化，做變速運(yùn)動，一定存在加速度，所受合力一定不為零，故選項(xiàng)B、D正確，A、C錯誤．答案：BD2．解析：賽車沿彎道行駛，任一時刻車輪的速度方向都是運(yùn)動軌跡上對應(yīng)點(diǎn)的切線方向．脫離賽車的后輪的速度方向就是運(yùn)動軌跡上脫離點(diǎn)的切線方向．所以C項(xiàng)正確．答案：C3．解析：離開砂輪的微粒受到外力作用，不處于平衡狀態(tài)，故選項(xiàng)A錯誤；鏈球在手的牽引下做曲線運(yùn)動，鏈球所受合力不為零，鏈球不可能處于平衡狀態(tài)，故選項(xiàng)B錯誤；飛出去的鏈球由于慣性向前運(yùn)動