2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章1曲線運(yùn)動(dòng)1教案新人教版必修2

PAGE1-曲線運(yùn)動(dòng)1．知道曲線運(yùn)動(dòng)的速度的方向，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，并能用于分析曲線運(yùn)動(dòng)的一些實(shí)例。1.曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向(1)把軌跡是eq\o(□,\s\up4(01))曲線的運(yùn)動(dòng)稱為曲線運(yùn)動(dòng)。(2)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向在eq\o(□,\s\up4(02))不斷變更。(3)如圖所示，過曲線上的A、B兩點(diǎn)作直線，這條直線叫作曲線的割線。設(shè)想B點(diǎn)漸漸沿曲線向A點(diǎn)移動(dòng)，這條割線的位置也就不斷變更。當(dāng)B點(diǎn)特別特別接近A點(diǎn)時(shí)，這條割線就叫作曲線在A點(diǎn)的eq\o(□,\s\up4(03))切線。(4)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的eq\o(□,\s\up4(04))切線方向。(5)曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)①速度是矢量，它既有大小，又有eq\o(□,\s\up4(05))方向。不論速度的大小是否變更，只要速度的eq\o(□,\s\up4(06))方向發(fā)生變更，就表示速度發(fā)生了變更，也就具有了eq\o(□,\s\up4(07))加速度。②在曲線運(yùn)動(dòng)中，速度的方向是變更的，所以曲線運(yùn)動(dòng)是eq\o(□,\s\up4(08))變速運(yùn)動(dòng)。2．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(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eq\o(□,\s\up4(09))不在同始終線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：當(dāng)物體的加速度方向與它的速度方向eq\o(□,\s\up4(10))不在同始終線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。判一判(1)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力肯定是變力。()(2)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力肯定不為零。()(3)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度肯定不為零。()提示：(1)×物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力肯定與速度不共線，但不肯定變更。(2)√若物體所受合力為零，物體將做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止，所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，所受合力肯定不為零。(3)√物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度不斷變更，所以加速度肯定不為零。課堂任務(wù)曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向細(xì)致視察下列圖片，細(xì)致參加“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如甲圖所示，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肯定的初速度從彎道的C端滾入，鋼球從A端或拆去一段軌道后從B端滾出時(shí)的速度方向有什么特點(diǎn)？提示：與彎道在A點(diǎn)或B點(diǎn)處的切線重合?；顒?dòng)2：如乙圖所示，曲線是某一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，若質(zhì)點(diǎn)從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，則其平均速度方向是什么？當(dāng)B點(diǎn)與A點(diǎn)的距離接近0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的速度方向是什么？提示：平均速度方向由B點(diǎn)指向A點(diǎn)。當(dāng)B點(diǎn)與A點(diǎn)的距離接近0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的速度方向沿過A點(diǎn)的切線方向?；顒?dòng)3：曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)嗎？加速度可以為零嗎？提示：曲線運(yùn)動(dòng)經(jīng)過某一點(diǎn)時(shí)的速度方向是沿曲線上該點(diǎn)的切線方向，曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變更，不論其速度大小是否變更，其速度肯定變更，因此曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)，加速度肯定不為零?；顒?dòng)4：探討、溝通、展示，得出結(jié)論。1．曲線運(yùn)動(dòng)的速度(1)速度的方向：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，是沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。(2)曲線運(yùn)動(dòng)的速度特點(diǎn)曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度方向，就是曲線上這一點(diǎn)的切線方向。所以曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變更。2．曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及分類(1)性質(zhì)：由于速度方向時(shí)刻在發(fā)生變更，所以曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)，加速度肯定不為零，所受合外力肯定不為零。(2)分類：①勻變速曲線運(yùn)動(dòng)：加速度恒定；②非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)：加速度變更。3．運(yùn)動(dòng)的五種類型例1關(guān)于運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以下說法中正確的是()A．曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)B．變速運(yùn)動(dòng)肯定是曲線運(yùn)動(dòng)C．曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變加速運(yùn)動(dòng)D．加速度不變的運(yùn)動(dòng)肯定是直線運(yùn)動(dòng)(1)如何推斷一個(gè)運(yùn)動(dòng)是否為變速運(yùn)動(dòng)？提示：分析物體速度的大小、方向是否變更，只要有一個(gè)變更則為變速運(yùn)動(dòng)。(2)如何推斷一個(gè)運(yùn)動(dòng)是否為變加速運(yùn)動(dòng)？提示：推斷一個(gè)運(yùn)動(dòng)是否為變加速運(yùn)動(dòng)，只要看物體的加速度是否變更。不變，為勻變速運(yùn)動(dòng)；變更，為變加速運(yùn)動(dòng)。與物體是做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)無關(guān)。[規(guī)范解答]做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向時(shí)刻變更，所以曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)，A正確。變速運(yùn)動(dòng)可能是速度的大小在變更而方向不變，所以不肯定是曲線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤。曲線運(yùn)動(dòng)可能是變加速曲線運(yùn)動(dòng)，也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤。加速度不變的運(yùn)動(dòng)可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。[完備答案]A曲線運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的兩種推斷方法(1)看物體所受的合力。做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力若為恒力，則物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)；若為變力，則物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。(2)看物體的加速度。做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度若恒定不變，則物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)；若加速度變更，則物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練1])翻滾過山車是大型游樂園里比較刺激的一種消遣項(xiàng)目。如圖所示，過山車(可看成質(zhì)點(diǎn))從高處沖下，過M點(diǎn)時(shí)速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)。下列說法正確的是()A．過山車做勻速運(yùn)動(dòng)B．過山車做變速運(yùn)動(dòng)C．過山車受到的合外力等于零D．過山車經(jīng)過A、C兩點(diǎn)時(shí)的速度方向相同答案B解析過山車做曲線運(yùn)動(dòng)，其速度方向時(shí)刻變更，速度是矢量，故過山車的速度是時(shí)刻變更的，即過山車做變速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；做變速運(yùn)動(dòng)的物體具有加速度，由牛頓其次定律可知物體所受合外力肯定不為零，C錯(cuò)誤；過山車經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向上，經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向下，D錯(cuò)誤。課堂任務(wù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件細(xì)致視察下列圖片，細(xì)致參加“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如圖甲中所示的一般汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，不轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤可以嗎？提示：不行以。汽車要轉(zhuǎn)彎必需要給一個(gè)與汽車現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)方向不在同始終線上的外力才可以。活動(dòng)2：如圖乙中所示的小球在以v0的速度運(yùn)動(dòng)，把磁鐵放在A、B兩點(diǎn)，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡將沿a、b、c、d哪條線？說明白什么？提示：假如磁鐵放在位置A，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是b。說明力與速度方向共線時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng)。假如磁鐵放在位置B，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是c。說明力與速度方向不共線時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，軌跡向力的方向發(fā)生彎曲?；顒?dòng)3：探討、溝通、展示，得出結(jié)論。1．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：當(dāng)物體受到的合力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向不共線時(shí)，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)，與其受到的合力是否變更無關(guān)。2．曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡特點(diǎn)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某一點(diǎn)的速度方向，在該點(diǎn)與它的運(yùn)動(dòng)軌跡相切，軌跡曲線向合外力方向彎曲，而且處在運(yùn)動(dòng)方向與合外力方向構(gòu)成的夾角之間，如圖所示，即合外力指向軌跡曲線的凹側(cè)。3．曲線運(yùn)動(dòng)中合力F(加速度a)對(duì)物體速度的影響(1)內(nèi)容：當(dāng)合力F(加速度a)跟物體速度不共線時(shí)，此時(shí)可以把F(a)在沿速度的方向和垂直速度的方向進(jìn)行分解，如圖a、b所示。其中F1(a1)與速度共線，只能變更速度的大小，圖a中F1(a1)與速度同向，故速度要增大，圖b中F1(a1)與速度反向，故速度要減??；F2(a2)與速度垂直，只能變更速度的方向，不能變更速度的大小。(2)結(jié)論：①F(a)與v的夾角為銳角時(shí)，物體做加速曲線運(yùn)動(dòng)。②F(a)與v的夾角為鈍角時(shí)，物體做減速曲線運(yùn)動(dòng)。③F(a)與v的夾角為直角時(shí)，物體做勻速曲線運(yùn)動(dòng)(圓周運(yùn)動(dòng))。例2假設(shè)“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星在由地球飛向月球時(shí)，沿曲線從M點(diǎn)向N點(diǎn)飛行的過程中，速度漸漸減小。在此過程中探月衛(wèi)星所受合力方向可能是下列圖中的()(1)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡與力的方向關(guān)系如何？提示：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向與軌跡相切，軌跡向合外力方向彎曲，即軌跡處在運(yùn)動(dòng)方向與合外力方向構(gòu)成的夾角之間。(2)什么狀況下物體做減速曲線運(yùn)動(dòng)？提示：合外力與速度的夾角為鈍角時(shí)做減速曲線運(yùn)動(dòng)。[規(guī)范解答]由合力方向指向軌跡彎曲的一側(cè)知A、D肯定錯(cuò)誤。由于運(yùn)動(dòng)方向是從M點(diǎn)向N點(diǎn)，B中合力與速度的夾角為銳角，速度增加，C中合力與速度的夾角為鈍角，速度減小，故選C。[完備答案]C解決此題的關(guān)鍵是：一要明白曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡與合力的關(guān)系：合力肯定指向軌跡曲線內(nèi)側(cè)；二要明白合力方向?qū)λ俣鹊挠绊懀寒?dāng)合力與速度的夾角為銳角時(shí)速度增加，當(dāng)合力與速度的夾角為鈍角時(shí)速度減小。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練2])一物體由靜止起先自由下落，一小段時(shí)間后突然受一恒定水平向右的風(fēng)力的影響，但著地前一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)突然停止，則其運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是()答案C解析物體自由下落到某處突然受一恒定水平向右的風(fēng)力，此時(shí)合力向右下方，則軌跡應(yīng)向右彎曲，且拐彎點(diǎn)的切線方向應(yīng)與速度方向相同，即豎直向下；風(fēng)停止后，物體只受重力，即合外力向下，軌跡應(yīng)向下彎曲，只有C符合，故選C。A組：合格性水平訓(xùn)練1．(曲線運(yùn)動(dòng)的理解)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，在運(yùn)動(dòng)過程中，肯定發(fā)生變更的物理量是()A．速率 B．速度C．加速度 D．合力答案B解析做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向肯定變更，但大小可能變，也可能不變，B正確，A錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體肯定具有加速度，加速度可能不變，也可能變更，故C、D錯(cuò)誤。2．(曲線運(yùn)動(dòng)的理解)關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．物體在恒力作用下不行能做曲線運(yùn)動(dòng)B．物體在變力作用下肯定做曲線運(yùn)動(dòng)C．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度大小肯定變更D．加速度(不為0)不變的運(yùn)動(dòng)可能是曲線運(yùn)動(dòng)答案D解析物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合外力方向與速度方向不在同一條直線上，而不肯定是恒力或變力，A、B錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向變更，但速度大小和加速度不肯定變更，C錯(cuò)誤，D正確。3．(曲線運(yùn)動(dòng)的理解)自然界中有許多物體做曲線運(yùn)動(dòng)，在全部的曲線運(yùn)動(dòng)中，物體的運(yùn)動(dòng)速度()A．方向肯定變更B．方向肯定不變C．大小肯定變更D．大小肯定不變答案A解析物體速度方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)軌跡切線方向，則曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向肯定會(huì)發(fā)生變更，大小有可能不變，也有可能變更，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。4．(曲線運(yùn)動(dòng)的條件)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件為()A．物體運(yùn)動(dòng)的初速度不為0B．物體所受合外力為變力C．物體所受的合外力的方向與速度的方向不在同一條直線上D．物體所受的合外力的方向與加速度的方向不在同一條直線上答案C解析當(dāng)物體受到的合力方向與初速度方向不共線時(shí)，做曲線運(yùn)動(dòng)，故C正確。5．(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．速度方向與合外力方向不行能在同一條直線上B．加速度方向與合外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．合外力的方向肯定是變更的答案A解析由物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知，速度方向與合外力(加速度)方向不在同一條直線上，所以A正確，C錯(cuò)誤；依據(jù)牛頓其次定律，加速度與合外力肯定同向，所以B錯(cuò)誤；在恒力作用下，物體也可以做曲線運(yùn)動(dòng)，只要合外力方向與速度方向不共線就可以，D錯(cuò)誤。6．(對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)條件的理解)(多選)質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡狀態(tài)，若突然撤去F1，保持其他力不變，則質(zhì)點(diǎn)()A．肯定做勻變速運(yùn)動(dòng) B．肯定做直線運(yùn)動(dòng)C．肯定做非勻變速運(yùn)動(dòng) D．可能做曲線運(yùn)動(dòng)答案AD解析質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下產(chǎn)生恒定的加速度，加速度恒定的運(yùn)動(dòng)肯定是勻變速運(yùn)動(dòng)，由題意可知，當(dāng)突然撤去F1時(shí)，質(zhì)點(diǎn)受到的合力大小等于F1的大小，方向與F1相反，故A正確，C錯(cuò)誤；在撤去F1之前，質(zhì)點(diǎn)保持平衡，有兩種可能：一是質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，則撤去F1后，質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；二是質(zhì)點(diǎn)處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則撤去F1后，質(zhì)點(diǎn)可能做直線運(yùn)動(dòng)(條件是：F1的方向和速度方向在同一條直線上)，也可能做曲線運(yùn)動(dòng)(條件是：F1的方向和速度方向不在同一條直線上)，故B錯(cuò)誤，D正確。7.(力、速度與曲線軌跡的關(guān)系)(多選)如圖所示，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿軌道ABCD運(yùn)動(dòng)，圖中畫出了質(zhì)點(diǎn)在各處的速度v和質(zhì)點(diǎn)所受合力F的方向，其中可能正確的是()A．A位置 B．B位置C．C位置 D．D位置答案BD解析當(dāng)F＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)將做直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；曲線上點(diǎn)的速度方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向，軌跡向合力的方向一側(cè)彎曲，故B、D正確，C錯(cuò)誤。8.(力、速度與曲線軌跡的關(guān)系)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在恒力F作用下，在xOy平面上從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的軌跡如圖所示，且在A點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸平行，則恒力F的方向可能是()A．沿＋x方向B．沿－x方向C．沿＋y方向D．沿－y方向答案D解析依據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡位于速度方向和合力方向所夾的范圍內(nèi)且向合力方向彎曲，可知A、B、C錯(cuò)誤，D正確。9.(力、速度與曲線軌跡的關(guān)系)(多選)一物體在xOy直角坐標(biāo)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，其中初速度方向沿虛線方向，下列推斷正確的是()A．物體可能受沿x軸正方向的恒力作用B．物體可能受沿y軸負(fù)方向的恒力作用C．物體可能受沿虛線方向的恒力作用D．物體不行能受恒力作用答案AB解析依據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知A、B兩項(xiàng)都正確。10．(力、速度與曲線軌跡的關(guān)系)質(zhì)點(diǎn)在某一平面內(nèi)沿曲線由P運(yùn)動(dòng)到Q，假如用v、a、F分別表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中的速度、加速度和受到的合外力，則下列選項(xiàng)中可能正確的是()答案D解析質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向是曲線上這一點(diǎn)的切線方向，A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)所受合外力和加速度的方向指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，B、C錯(cuò)誤，只有D正確。B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練11.(綜合)2024年6月1日，在云南省西雙版納傣族自治州景洪市墜落了一顆隕石，圖示是一目擊者畫出的隕石在大氣層中下落的一段運(yùn)動(dòng)軌跡，由此可推斷隕石在圖示的運(yùn)動(dòng)過程中()A．所受合力可能為零B．運(yùn)動(dòng)軌跡上每一點(diǎn)的切線方向，就是隕石在該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向C．隕石受到的合力方向可能與速度方向相同D．隕石的運(yùn)動(dòng)速度可能不變答案B解析隕石做曲線運(yùn)動(dòng)，則所受合力不行能為零，A錯(cuò)誤；曲線運(yùn)動(dòng)軌跡上每一點(diǎn)的切線方向，就是隕石在該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，B正確；隕石做曲線運(yùn)動(dòng)，則受到的合力方向不行能與速度方向相同，C錯(cuò)誤；隕石的運(yùn)動(dòng)速度方向不斷變更，則速度不斷變更，D錯(cuò)誤。12．(力、速度與運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系)汽車在水平馬路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由M向N行駛。圖中分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力F的四種方向，你認(rèn)為正確的是()答案D解析A選項(xiàng)中力的方向與速度方向相同，B選項(xiàng)中力的方向與速度方向相反