【備課】高中物理教科2019版必修2：1.1 認識曲線運動學案

1．認識曲線運動課標要求1.知道曲線運動的方向，理解曲線運動的性質(zhì)．2．知道曲線運動的條件，會確定軌跡彎曲方向與受力方向的關(guān)系．思維導圖必備知識·自主學習——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、曲線運動的速度方向1．曲線運動：物體運動軌跡是________的運動．2．曲線運動的速度方向：質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的________方向．3．曲線運動的性質(zhì)：曲線運動的速度方向時刻在________，所以曲線運動是一種________運動．[舉例]在砂輪上磨刀具時，刀具與砂輪接觸處有火星沿砂輪接觸點的切線方向飛出；撐開的帶著水的傘繞傘柄旋轉(zhuǎn)時，傘面上的水滴沿傘邊各點的切線方向飛出．二、物體做曲線運動的條件1．從動力學角度：當運動物體所受合外力的方向跟它的速度方向____________上時，物體就做曲線運動．2．從運動學角度：當加速度的方向與速度方向________________時，物體做曲線運動．[巧記]合外力與軌跡的關(guān)系可概括為：無力不拐彎，拐彎必有力；兩向夾一線，軌跡在中間；合力指凹側(cè)，曲線向力彎．關(guān)鍵能力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究點一對曲線運動的理解導學探究以初速度v0拋出一個物體，物體在空中做曲線運動，如圖所示，請思考：(1)物體經(jīng)過A、B、C、D點時的速度方向是怎樣的？(2)物體的運動是一種什么性質(zhì)的運動？歸納總結(jié)1.曲線運動的速度(1)質(zhì)點做曲線運動時，速度方向是時刻改變的，質(zhì)點在某一時刻(或某一位置)速度的方向與這一時刻質(zhì)點所在位置處曲線的切線方向相同．(2)物體做曲線運動時，運動方向不斷變化，即速度方向一定變化，但速度的大小不一定變化．2．曲線運動的性質(zhì)及分類(1)性質(zhì)：曲線運動一定是變速運動，加速度一定不為零，所受合力一定不為零．(2)分類：典例示范例1如圖所示，虛線為飛機在某一平面內(nèi)飛行的一段軌跡，P是軌跡上的一點．某班同學在該平面內(nèi)共畫出了四種有向線段甲、乙、丙、丁，用來表達飛機經(jīng)過P點時瞬時速度的方向，則其中正確的是()A.甲B．乙C．丙D．丁素養(yǎng)訓練1翻滾過山車是大型游樂園里比較刺激的一種娛樂項目．如圖所示，翻滾過山車(可看成質(zhì)點)從高處沖下，過M點時速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過A、B、C三點．下列說法正確的是()A．過山車做勻速運動B．過山車做變速運動C．過山車受到的合力等于零D．過山車經(jīng)過A、C兩點時的速度方向相同素養(yǎng)訓練2(多選)關(guān)于曲線運動，下列說法中正確的是()A．曲線運動一定是變速運動B．變速運動一定是曲線運動C．曲線運動可能是勻變速運動D．變加速運動一定是曲線運動【思維方法】(1)曲線運動可能是勻變速運動(a恒定)，也可能是非勻變速運動；(2)變速運動不一定是曲線運動；(3)曲線運動中位移的大小小于路程．探究點二物體做曲線運動的條件導學探究如圖所示，將圓弧形滑軌放在鋪了一層白紙的平滑桌面上，使其底端與桌面相切，讓小鐵球從圓弧形滑軌滾下以獲得一定的初速度．為便于觀察，在離開滑軌處沿小鐵球運動方向用刻度尺在白紙上畫一直線．圖甲中將條形磁鐵沿直線放置，圖乙中將條形磁鐵放在直線的旁邊．(1)圖甲中小鐵球在水平桌面上做什么運動，小鐵球的速度方向與磁鐵的吸引力方向有什么關(guān)系？(2)圖乙中小鐵球在水平桌面上做什么運動，小鐵球的速度方向與磁鐵的吸引力方向有什么關(guān)系？歸納總結(jié)1.物體做曲線運動的條件：物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上．做曲線運動的物體所受合力一定不為零，但合力可能是變力也可能是恒力．2．合力與軌跡的關(guān)系：物體做曲線運動時，其軌跡總是偏向合力所指的一側(cè)，也可以說運動軌跡總是夾在合力方向與速度方向之間且與速度方向相切．3．力和常見運動模型的關(guān)系比較內(nèi)容運動分類F合av位移大小與路程關(guān)系F(a)方向與v方向模型勻速直線運動F合＝0a＝0恒定相等——勻變速直線運動F合≠0恒定a≠0恒定均勻變化根據(jù)是否為單方向運動判斷同向：勻加速直線運動；反向：勻減速直線運動汽車的啟動、剎車等勻變速曲線運動F合≠0恒定a≠0恒定均勻變化位移大小小于路程不在同一直線上平拋運動(后續(xù)學習)非勻變速曲線運動F合≠0不恒定a≠0不恒定非均勻變化位移大小小于路程不在同一直線上圓周運動(后續(xù)學習)典例示范例2如圖所示，一輛汽車在公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由M向N行駛，速度逐漸增大．下面四幅圖中分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時所受合力F的四種方向，你認為可能正確的是()素養(yǎng)訓練3在光滑水平桌面上，滑塊以速度v0向右做勻速直線運動，從某時刻開始，在水平面內(nèi)受到一個與速度v0方向垂直的恒力F作用，如圖所示．此后滑塊的運動軌跡可能是()A．直線OPB．曲線OQC．直線OMD．曲線ON素養(yǎng)訓練4如圖所示，一同學在表演投籃球活動．經(jīng)觀察自籃球投出后在空中飛行過程中，若不計空氣阻力，籃球的運動將是()A．曲線運動，加速度大小和方向均改變，是變加速曲線運動B．曲線運動，加速度方向不變，大小改變，是勻變速曲線運動C．曲線運動，加速度大小和方向均不變，是勻變速曲線運動D．曲線運動，加速度大小和方向均不變，是變加速曲線運動【思維方法】物體受力情況與速度變化的關(guān)系：如圖甲所示，當物體受到的合外力的方向與速度方向的夾角α為銳角時，合外力沿著垂直速度方向的分力F2改變速度的方向，沿著速度方向的分量F1使物體沿著切線方向加速，物體做加速曲線運動；如圖乙所示，當物體受到的合外力的方向與速度方向的夾角α′為鈍角時，合外力沿著垂直速度方向的分力F′2改變速度的方向，沿著速度反方向的分量F′1使物體沿著切線方向減速，物體做減速曲線運動；當物體受到的合外力方向與速度方向垂直時，合力只改變速度方向，不改變速度大?。S堂演練·自主檢測——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達標1．在第23屆冬奧會閉幕式上“北京八分鐘”的表演中，輪滑演員在舞臺上滑出漂亮的曲線軌跡(如圖所示)．在此過程中輪滑演員的()A．速度始終保持不變B．運動狀態(tài)始終保持不變C．速度方向沿曲線上各點的切線方向D．所受合力方向始終與速度方向一致2．如圖所示，小鋼球以初速度v0在光滑水平面上運動，受到磁鐵的側(cè)向作用而沿圖示的曲線運動到D點，由此可知()A．磁鐵在A處，靠近小鋼球的一定是N極B．磁鐵在B處，靠近小鋼球的一定是S極C．磁鐵在C處，靠近小鋼球的一定是N極D．磁鐵在B處，靠近小鋼球的磁極極性無法確定3．關(guān)于曲線運動，下列說法中正確的是()A．做曲線運動的物體，加速度可能為零B．物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，其運動軌跡可能是直線，也可能是曲線C．做曲線運動的物體，其加速度方向與速度方向可能一致D．做曲線運動的物體，其所受的合外力可能為零4．下列幾種說法正確的是()A．物體受到變力作用，一定做曲線運動B．物體受到恒力作用，一定做直線運動C．物體所受的合力方向與速度方向不在同一直線上時，一定做曲線運動D．如果合力方向與速度方向在同一直線上，則物體的速度方向肯定不會改變，只是速度大小發(fā)生變化5．(多選)籃球無轉(zhuǎn)動加速下落時軌跡如圖甲所示，若在籃球釋放瞬間給它一個轉(zhuǎn)動速度，軌跡如圖乙所示，引起軌跡乙的原因稱為馬格努斯效應(yīng)，馬格努斯效應(yīng)在球類運動項目中非常普遍．已知P為甲軌跡上一點，Q為乙軌跡上一點．根據(jù)軌跡下列判斷正確的是()A．籃球在P點受到空氣給它的力不可能水平向左B．籃球在P點受到空氣給它的力可能大于籃球重力C．籃球在Q點受到空氣給它的力可能水平向左D．籃球在Q點受到空氣給它的力可能斜向右上1．認識曲線運動必備知識·自主學習一、1．曲線2．切線3．變化變速二、1．不在同一直線2．不在同一直線上關(guān)鍵能力·合作探究探究點一【導學探究】提示：(1)物體經(jīng)過A、B、C、D各點的速度方向分別為軌跡上各點的切線方向；(2)由于速度方向時刻在變化，物體做變速運動．【典例示范】例1解析：做曲線運動的物體的速度方向沿軌跡的切線方向，則飛機經(jīng)過P點時瞬時速度的方向為丙所示，C正確．答案：C素養(yǎng)訓練1解析：過山車的速度方向沿軌道的切線方向，速度方向時刻在變化，速度是矢量，所以速度是變化的，A錯誤，B正確；過山車的速度不斷變化，加速度不為零，由牛頓第二定律知，其合力不為零，C錯誤；經(jīng)過A、C兩點時速度方向不同，速度不同，D錯誤．答案：B素養(yǎng)訓練2解析：曲線運動的速度方向沿曲線的切線方向，一定是變化的，所以曲線運動一定是變速運動，A正確；變速運動可能是速度的方向不變而大小變化，則可能是直線運動，B錯誤；當物體受到的合力是大小、方向不變的恒力時，物體做勻變速運動，但力的方向可能與速度方向不在一條直線上，這時物體做勻變速曲線運動，C正確；做變加速運動的物體受到的合力可能大小不斷變化，但方向始終與速度方向在一條直線上，這時物體做變加速直線運動，D錯誤．答案：AC探究點二【導學探究】提示：(1)圖甲中小鐵球做直線運動，小鐵球的速度方向與磁鐵的吸引力方向在同一直線上．(2)圖乙中小鐵球做曲線運動，小鐵球的速度方向與磁鐵的吸引力方向不在同一直線上．【典例示范】例2解析：汽車從M運動到N做曲線運動，合力必指向軌跡的凹側(cè)，又因為汽車加速運動，汽車所受合力與速度的方向的夾角應(yīng)小于90°，故只有選項B正確．答案：B素養(yǎng)訓練3解析：滑塊受到一個與速度v0方向垂直的恒力F作用，則滑塊將做曲線運動，軌跡向F方向彎曲，即滑塊將沿著曲線ON運動，D正確．答案：D素養(yǎng)訓練4解析：籃球投出后在空中只受重力，故加速度為重力加速度，大小、方向均不變，由圖可知，初速度和重力加速度不在同一條直線上，籃球做曲線運動，綜上可知籃球做勻變速曲線運動，故C正確，A、B、D錯誤．答案：C隨堂演練·自主檢測1．解析：輪滑演員做曲線運動，運動狀態(tài)不斷變化，是改變的，在某點的速度方向改變，速度不斷變化，A、B錯誤；做曲線運動的物體速度方向沿曲線上各點的切線方向，C正確；輪滑演員所受合力方向始終與速度方向不在一條直線上，D錯誤．答案：C2．解析：小鋼球受磁鐵的吸引而做曲線運動，運動方向只會向所受吸引力的方向偏轉(zhuǎn)，因而磁鐵位置只可能在B處，不可能在A處或C處．又磁鐵的N極或S極對小鋼球都有吸引力，故靠近小鋼球的磁極極性無法確定，D正確．答案：D3．解析：做曲線運動的物體，其速度方向時刻變化，加速度一定不為零，根據(jù)牛頓第二定律可知物體所受的合外力一定不為零，A、D均錯誤；物體的運動狀態(tài)改變，則速度改變，若速度大小改變而方向不變，物體做直線運動；若速度方向時刻改變，物體做曲線運動，B正確；做曲線運動的物體，其加速度方向與速度方向一定不共線，故C錯誤．答案：B4．解析：物體受到變力作用，不一定做曲線運動，例如小球可在彈簧彈力作用下做直線運動，A錯誤；物體受到恒力作用，不一定做