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)

新人教版高中物理必修第二冊(cè)PAGEPAGE11曲線運(yùn)動(dòng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.會(huì)確定曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向，知道曲線運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng).2.知道物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件.一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向1.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.2.曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng).(1)速度是矢量，既有大小，又有方向.(2)在曲線運(yùn)動(dòng)中，速度的方向是變化的，所以曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng).二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件1.物體如果不受力，將靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng).2.物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于速度方向時(shí)刻改變，物體的加速度一定不為0；物體所受的合力一定不為0.3.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：(1)動(dòng)力學(xué)角度：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速度方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng).1.判斷下列說法的正誤.(1)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度可能不變.(×)(2)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng).(√)(3)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的位移大小可能與路程相等.(×)(4)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力一定是變力.(×)(5)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體加速度一定不為零.(√)2.將一條形磁鐵放在光滑水平桌面的不同位置，讓小鐵珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0運(yùn)動(dòng)，得到不同軌跡.圖1中a、b、c、d為其中四條運(yùn)動(dòng)軌跡，磁鐵放在位置A時(shí)，小鐵珠的運(yùn)動(dòng)軌跡是________(填軌跡字母代號(hào))，磁鐵放在位置B時(shí)，小鐵珠的運(yùn)動(dòng)軌跡是________(填軌跡字母代號(hào)).實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向________(選填“在”或“不在”)同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng).圖1答案bc不在解析因?yàn)榇盆F對(duì)小鐵珠只能提供引力，磁鐵在A處時(shí)，F(xiàn)與v0同向，小鐵珠做變加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為b；當(dāng)磁鐵放在B處時(shí)，F(xiàn)與v0不在同一直線上，合力的方向指向軌跡的凹側(cè)，運(yùn)動(dòng)軌跡為c.當(dāng)物體所受合外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).一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向?qū)W(xué)探究圖2為砂輪打磨下來的熾熱微粒飛離砂輪時(shí)的情形，微粒離開砂輪的時(shí)刻不同，飛離時(shí)的速度方向也不一樣.圖2(1)微粒離開砂輪瞬間速度方向如何？(2)微粒在離開砂輪前速度是否變化？(3)微粒做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度可以是零嗎？為什么？答案(1)沿砂輪的切線方向(2)是(3)不為零.因?yàn)樗俣鹊姆较蛟谧兓?，即速度在變?知識(shí)深化1.曲線運(yùn)動(dòng)中，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.2.曲線運(yùn)動(dòng)中定不為零.如圖3所示，物體沿曲線由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)，關(guān)于物體在ab段的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()圖3A.物體的速度可能不變B.物體的加速度可能為零C.a點(diǎn)的速度方向由a指向bD.ab段的位移大小一定小于路程答案D解析做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻改變，即使速度大小不變，速度方向也在不斷發(fā)生變化，故速度一直在變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度在變化，加速度必定不為零，B項(xiàng)錯(cuò)誤；ɑ點(diǎn)的速度方向沿ɑ點(diǎn)的切線方向，C項(xiàng)錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的位移大小必小于路程，D項(xiàng)正確.二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件導(dǎo)學(xué)探究1.圖4甲為拋出的石子在空中運(yùn)動(dòng)的軌跡，圖乙是水平面上一小鋼球在磁鐵作用下的部分軌跡.請(qǐng)畫出物體在A、B、C、D四點(diǎn)的受力方向和速度方向.圖4答案各點(diǎn)受力方向和速度方向如圖所示2.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是什么？答案物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上.知識(shí)深化1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)動(dòng)力學(xué)條件：合力方向與物體的速度方向不在同一直線上.(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件：加速度方向與物體的速度方向不在同一直線上.說明：物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合力可能變化，也可能不發(fā)生變化.2.物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷(1)直線或曲線的判斷看合力方向(或加速度的方向)和速度方向是否在同一直線上.(2)勻變速或非勻變速的判斷合力為恒力，物體做勻變速運(yùn)動(dòng)；合力為變力，物體做非勻變速運(yùn)動(dòng).(3)變速運(yùn)動(dòng)的幾種類型軌跡特點(diǎn)加速度與速度方向的關(guān)系加速度特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)直線共線加速度不變勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度變化非勻變速直線運(yùn)動(dòng)曲線不共線加速度不變勻變速曲線運(yùn)動(dòng)加速度變化非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)是自然界中普遍存在的運(yùn)動(dòng)形式，下面關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的說法中，正確的是()A.物體只要受到變力的作用，就會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)B.物體在恒定的合力作用下一定會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)C.物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力方向可能發(fā)生變化，也可能不變D.物體在大小不變的合力作用下必做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)答案C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(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受合力的方向與速度方向不在同一條直線上，合外力的方向可能發(fā)生變化，也可能不變，C正確；做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力恒定不變，而不只是合力大小不變，D錯(cuò)誤.三、曲線運(yùn)動(dòng)中合力方向、速度方向與軌跡的關(guān)系由于曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻改變，合力不為零.合力垂直于速度方向的分力改變速度的方向，所以合力總指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，即曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡總向合力所指的一側(cè)彎曲.(多選)如圖5所示，質(zhì)量為m的物體在四個(gè)共點(diǎn)力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度方向與力F1、F3的方向恰好在同一直線上，則下列說法正確的是()圖5A.若只撤去F1，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.若只撤去F3，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.若只撤去F2，物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.若只撤去F4，物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)答案AC解析若只撤去F1，合力方向與速度v同向，則物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；若只撤去F3，合力方向與速度v反向，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤.若只撤去F2或F4，合力方向與速度方向不在同一直線上，且合力大小不變，則物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤.如圖6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)牌過程，虛線是飛出的撲克牌的運(yùn)動(dòng)軌跡，則撲克牌所受合力F與速度v關(guān)系正確的是()圖6答案A解析確.針對(duì)訓(xùn)練在光滑水平面上以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)的小球，受到一個(gè)跟它的速度方向不在同一直線上的水平恒力F的作用后，獲得加速度a.下列四幅圖中，能正確反映v、F、a及小球運(yùn)動(dòng)軌跡(虛線)之間的關(guān)系的是()答案C解析小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力平衡，當(dāng)受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上的水平恒力F的作用時(shí)，因合力方向與速度方向不在同一直線上，所以小球一定做曲線運(yùn)動(dòng)且合力的方向指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度方向與合力方向相同，故C正確.1.(曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向)在F1賽事中，若在彎道上高速行駛的賽車車輪脫落，則關(guān)于脫落的車輪的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法中正確的是()A.仍然沿著賽車的彎道行駛B.沿著與彎道切線垂直的方向飛出C.沿著脫離時(shí)輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng)，離開彎道D.上述情況都有可能答案C解析賽車沿彎道行駛，任一時(shí)刻賽車的速度方向是賽車運(yùn)動(dòng)軌跡上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的切線方向，脫落的車輪的速度方向也就是脫落點(diǎn)軌跡的切線方向，車輪脫落后，不再受到車身的約束，受到與速度方向相反的阻力作用，車輪做直線運(yùn)動(dòng)，離開彎道，故C正確.2.(曲線運(yùn)動(dòng)的條件)對(duì)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，下列說法正確的是()A.速度方向與合力方向不可能在同一條直線上B.加速度方向與合力方向可能不在同一條直線上C.加速度方向與速度方向有可能在同一條直線上D.合力的方向一定是變化的答案A解析由物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知，速度方向與合力方向不可能在同一條直線上，根據(jù)牛頓第二定律，加速度與合力一定同向，即一定在同一條直線上，所以加速度方向與速度方向不可能在同一條直線上，故A正確，B、C錯(cuò)誤；在恒力作用下，物體也可以做曲線運(yùn)動(dòng)，只要合力方向與速度方向不共線就可以，故D錯(cuò)誤.3.(曲線運(yùn)動(dòng)的受力、速度與軌跡的關(guān)系)(2018·嘉興市第一中學(xué)高一下期末)老鷹在天空中飛翔，圖中虛線表示老鷹在豎直平面內(nèi)飛行的軌跡，關(guān)于老鷹在圖示位置時(shí)的速度v及其所受合力F的方向可能正確的是()答案B4.(物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷)在光滑水平面上有一質(zhì)量為2kg的物體，受幾個(gè)共點(diǎn)力作用做勻速直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)突然將與速度方向相反的2N的力水平旋轉(zhuǎn)90°，則關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)情況的敘述正確的是()A.物體做速度大小不變的曲線運(yùn)動(dòng)B.物體做加速度大小變化的曲線運(yùn)動(dòng)C.物體做加速度為eq\r(2)m/s2的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.物體做加速度為1m/s2