新人教版高中物理必修第二冊(cè)學(xué)案:5.1 曲線運(yùn)動(dòng)_第1頁(yè)
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新人教版高中物理必修第二冊(cè)PAGEPAGE1曲線運(yùn)動(dòng)核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念知道什么是曲線運(yùn)動(dòng),理解曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向,理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件??茖W(xué)思維理解曲線運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng),會(huì)判斷物體是做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)。科學(xué)探究研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向,通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件??茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任了解生產(chǎn)、生活中的曲線運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)一曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向[觀圖助學(xué)]上面兩幅圖片中籃球的運(yùn)動(dòng)和過(guò)山車(chē)的運(yùn)動(dòng)軌跡都是曲線。它們?cè)诿恳粫r(shí)刻的速度方向是如何變化的?1.切線:如圖所示,當(dāng)B點(diǎn)非常非常接近A點(diǎn)時(shí),這條割線就叫作曲線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,沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。3.運(yùn)動(dòng)性質(zhì):曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。[思考討論]如圖,運(yùn)動(dòng)員擲鏈球時(shí),鏈球在運(yùn)動(dòng)員的牽引下沿圓周做曲線運(yùn)動(dòng),一旦運(yùn)動(dòng)員放手,鏈球立即飛出。鏈球如果要向運(yùn)動(dòng)員正前方的場(chǎng)地飛出,則運(yùn)動(dòng)員應(yīng)在什么位置放手?答案運(yùn)動(dòng)員應(yīng)在鏈球轉(zhuǎn)到位置1時(shí)放手,鏈球沿圓周切線方向飛出,能夠落在場(chǎng)地內(nèi)。運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)叫曲線運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)瞬時(shí)速度的方向速度是矢量,既有大小、又有方向,只要其一變或都變即為速度變。知識(shí)點(diǎn)二物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件[觀圖助學(xué)]鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡偏向有磁鐵的一側(cè)在初中我們做過(guò)將在干燥的頭發(fā)上梳過(guò)的塑料梳子靠近水流的實(shí)驗(yàn),水流會(huì)被吸引而彎曲1.動(dòng)力學(xué)角度: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(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)學(xué)角度:物體的加速度方向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)。[思考判斷]如圖為在彎道上高速行駛的賽車(chē),判斷下列說(shuō)法是否正確。(1)賽車(chē)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),合力一定是變力。(×)(2)賽車(chē)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),合力一定不為零。(√)(3)賽車(chē)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度一定不為零。(√),合外力與軌跡關(guān)系可概括為“無(wú)力不拐彎,拐彎必有力”。曲線運(yùn)動(dòng)是比直線運(yùn)動(dòng)更普遍的一種運(yùn)動(dòng)形式核心要點(diǎn)一對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的理解[問(wèn)題探究]1.如圖甲所示,在泥濘的道路上啟動(dòng)摩托車(chē)時(shí),車(chē)輪濺起的泥漿沿什么方向飛出?如圖乙所示,轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘,傘邊緣的水滴離開(kāi)傘面時(shí)沿什么方向飛出?答案泥漿沿車(chē)輪邊緣某點(diǎn)的切線方向飛出;水滴沿傘邊緣某點(diǎn)的切線方向飛出。2.為什么曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)?變速運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)嗎?答案由于曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變化,不論其速度大小是否變化,其速度一定變化,因此曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。但是變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng),如勻變速直線運(yùn)動(dòng),速度雖然變化,但軌跡是直線。[探究歸納]1.曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿軌跡曲線的切線方向。2.曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng),但是變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng)。[試題案例][例1](2019春·慈溪市期末)如圖所示,某電動(dòng)車(chē)在平直公路上行駛時(shí),安裝在車(chē)架上的車(chē)前照明燈的光束沿平直道路方向。當(dāng)該車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí),其前、后車(chē)輪在地面上留下了不同的曲線軌跡。此時(shí)照明光束的指向與下列哪條軌跡相切()A.前輪的軌跡B.后輪的軌跡C.前輪和后輪連線中點(diǎn)的軌跡D.車(chē)把手中間點(diǎn)的軌跡解析根據(jù)圖片結(jié)合生產(chǎn)常識(shí),車(chē)前大燈照明方向與后輪前進(jìn)的方向始終保持一致,故B項(xiàng)正確。答案B[針對(duì)訓(xùn)練1]如圖所示的陀螺,是漢族民間最早的娛樂(lè)工具,也是我們很多人小時(shí)候喜歡玩的玩具。從上往下看(俯視),若陀螺立在某一點(diǎn)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)滴一滴墨水到陀螺上,則被甩出的墨水徑跡可能是圖中的哪一個(gè)()解析陀螺的邊緣上的墨水沿切線方向飛出,所以A、B錯(cuò)誤;陀螺立在某一點(diǎn)順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),所以墨水滴的運(yùn)動(dòng)方向沿該點(diǎn)的切線方向,故C錯(cuò)誤,D正確。答案D核心要點(diǎn)二物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件[問(wèn)題探究]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,讓鋼球從圓弧形滑軌滾下獲得一定的初速度。為便于觀察,在離開(kāi)滑軌處沿鋼球運(yùn)動(dòng)方向用直尺在白紙上畫(huà)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鋼球運(yùn)動(dòng)路線的旁邊。甲乙(1)圖甲中鋼球從滑軌上滾下時(shí),觀察鋼球做什么運(yùn)動(dòng),鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系?(2)圖乙中鋼球從滑軌上滾下時(shí),觀察鋼球做什么運(yùn)動(dòng),鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系?答案(1)鋼球做加速直線運(yùn)動(dòng),鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向相同。(2)鋼球做曲線運(yùn)動(dòng),鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向不在同一條直線上。[探究歸納]1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)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。根據(jù)上面的條件可知,做曲線運(yùn)動(dòng)的物體一定受合力作用,但合力是變力還是恒力無(wú)法確定。2.合力與軌跡的關(guān)系:物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),其軌跡總偏向合力所指的一側(cè),合力總指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)。也可以說(shuō)運(yùn)動(dòng)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。eq\a\vs4\al([試題案例])[例2]如圖所示,高速攝像機(jī)記錄了一名擅長(zhǎng)飛牌、射牌的魔術(shù)師的發(fā)牌過(guò)程,虛線是飛出的撲克牌的軌跡,則圖中撲克牌所受合力F與速度v關(guān)系正確的是()解析曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向沿切線方向,而受到的合力應(yīng)該指向運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),由此可以判斷B、C、D錯(cuò)誤,A正確。答案A[例3](2019·四川樂(lè)山高一期末)(多選)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.速度一定變化B.合力一定不為零C.加速度一定變化D.合力方向與速度方向一定不在同一直線上解析既然是曲線運(yùn)動(dòng),它的速度的方向必定是改變的,所以曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合力與速度不共線,一定存在加速度,曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力一定不為零,故A、B正確;曲線運(yùn)動(dòng)一定存在加速度,但加速度可以恒定,故C錯(cuò)誤;物體所受的合外力和它速度方向不在同一直線上,物體就是在做曲線運(yùn)動(dòng),故D正確。答案ABD[例4](多選)質(zhì)量為m的物體,在F1、F2、F3三個(gè)共點(diǎn)力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),保持F1、F2不變,僅將F3的方向改變90°(大小不變)。物體可能做()A.加速度大小為eq\f(F3,m)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.加速度大小為eq\f(\r(2)F3,m)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.加速度大小為eq\f(\r(2)F3,m)的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.勻速直線運(yùn)動(dòng)解析物體在F1、F2、F3三個(gè)共點(diǎn)力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),三力平衡,必有F3與F1、F2的合力等大反向。當(dāng)F3大小不變,方向改變90°時(shí),F(xiàn)1、F2合力大小仍等于F3大小,方向與改變方向后的F3夾角為90°,故F合=eq\r(2)F3,加速度a=eq\f(F合,m)=eq\f(\r(2)F3,m),但因不知原速度方向,故有B、C兩種可能。答案BC方法總結(jié)判斷物體運(yùn)動(dòng)情況和性質(zhì)的分析方法判斷物體做曲線運(yùn)動(dòng)還是直線運(yùn)動(dòng)的方法F合(或a)與v在一條直線上→直線運(yùn)動(dòng)F合(或a)與v不在一條直線上→曲線運(yùn)動(dòng)判斷物體做變速運(yùn)動(dòng)還是勻速運(yùn)動(dòng)的方法F合(或a)為0→勻速運(yùn)動(dòng)F合(或a)恒定→勻變速運(yùn)動(dòng)F合(或a)變化→非勻變速運(yùn)動(dòng)[針對(duì)訓(xùn)練2]一個(gè)物體在力F1、F2、F3等幾個(gè)力的共同作用下,做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若突然撤去力F1,則物體()A.可能做曲線運(yùn)動(dòng)B.不可能繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng)C.必然沿F1的方向做直線運(yùn)動(dòng)D.必然沿F1的反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度方向與F1的方向關(guān)系不明確,可能是相同、相反或不在同一條直線上。因此,撤去F1后物體所受合力的方向與速度v的方向關(guān)系不確定,所以只有選項(xiàng)A正確。答案A1.如圖所示是我國(guó)著名網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員李娜的精彩比賽瞬間,如果網(wǎng)球離開(kāi)球拍后,沿圖中虛線做曲線運(yùn)動(dòng),則圖中能正確表示網(wǎng)球在相應(yīng)點(diǎn)速度方向的是()A.v1 B.v2C.v3 D.v4解析網(wǎng)球離開(kāi)球拍后的運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線,速度方向沿切線方向,故選項(xiàng)B正確。答案B2.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件為()A.物體所受合力為恒力B.物體所受合力為變力C.物體所受合力的方向與速度方向不在同一條直線上D.物體所受合力的方向與加速

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