2024-2025學(xué)年新教材高中物理第五章拋體運(yùn)動(dòng)第一節(jié)曲線運(yùn)動(dòng)學(xué)案新人教版必修2

PAGE1-第五章拋體運(yùn)動(dòng)本章素養(yǎng)概述〔情境導(dǎo)入〕在我們生活的廣袤空間里，物體在做各種各樣的運(yùn)動(dòng)，其中有許多是直線運(yùn)動(dòng)，更普遍的則是曲線運(yùn)動(dòng)。如向空中噴出的水，運(yùn)動(dòng)員投出的籃球，游樂場的過山車等等，它們的運(yùn)動(dòng)都是曲線運(yùn)動(dòng)。那么曲線運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律？我們?nèi)绾蝸硖接懬€運(yùn)動(dòng)？這一章我們就來探究這些問題。〔內(nèi)容提要〕本章以曲線運(yùn)動(dòng)的一種特殊狀況——平拋運(yùn)動(dòng)為例，探討物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件和規(guī)律。本章所探討的運(yùn)動(dòng)形式不同于前面的直線運(yùn)動(dòng)，但探討的方法仍與前面一樣，即依據(jù)牛頓其次定律探討物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。所以本章學(xué)問是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線運(yùn)動(dòng)形式下的詳細(xì)應(yīng)用。學(xué)好本章的概念和規(guī)律，將加深對(duì)速度、加速度及其關(guān)系的理解，加深對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解，提高應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析和解決實(shí)際問題的實(shí)力。本章內(nèi)容可劃分為三個(gè)單元：第一單元(第1節(jié))：講解并描述了曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。其次單元(第2節(jié))：闡述了探討曲線運(yùn)動(dòng)的基本方法——運(yùn)動(dòng)的合成與分解。第三單元(第3節(jié)～第4節(jié))：通過試驗(yàn)探討了平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律。本章的重點(diǎn)是平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，難點(diǎn)是處理曲線運(yùn)動(dòng)的基本方法——運(yùn)動(dòng)的合成與分解?！矊W(xué)法指導(dǎo)〕1．要重視對(duì)物理現(xiàn)象的深化視察和對(duì)物理規(guī)律的親身體驗(yàn)，例如課本中的“飛鏢”試驗(yàn)、“做一做”“探討平拋運(yùn)動(dòng)”等，經(jīng)過了深化視察和親身體驗(yàn)后，物理學(xué)問不僅簡潔領(lǐng)悟而且印象深刻。2．要留意物理方法的學(xué)習(xí)，例如“極限的思想”“等效思維方法”等。運(yùn)動(dòng)的合成與分解是物理學(xué)中一種極其重要的等效思維方法，利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法，可以把較為困難的曲線運(yùn)動(dòng)問題分解為簡潔的直線運(yùn)動(dòng)來解決，這是必需要駕馭的。3．解決問題時(shí)強(qiáng)調(diào)規(guī)范化。在物理學(xué)中，不同的問題有不同的特點(diǎn)，解決起來要遵從不同的規(guī)律，也就是說有不同的規(guī)范，這是科學(xué)方法的問題。對(duì)于所學(xué)各種拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要敏捷運(yùn)用，對(duì)詳細(xì)問題進(jìn)行詳細(xì)分析，不行生搬硬套，要留意各物理量及各物理規(guī)律的物理意義。KKK第一節(jié)曲線運(yùn)動(dòng)目標(biāo)體系構(gòu)建明確目標(biāo)·梳理脈絡(luò)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向。2．理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。3．會(huì)推斷曲線運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)的速度方向，會(huì)分析做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在軌跡上某位置的受力狀況?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋教材梳理·落實(shí)新知學(xué)問點(diǎn)1曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向1．速度方向特點(diǎn)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向在__不斷變更__。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．曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：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__變速運(yùn)動(dòng)__。學(xué)問點(diǎn)2物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件1．理論分析：曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，速度__方向__時(shí)刻變更，物體的__加速度__肯定不為0，故物體所受的__合力__肯定不為0。2．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__同始終線上。3．運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：物體加速度的方向與速度的方向__不在__同始終線上。預(yù)習(xí)自測『判一判』(1)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度可能不變。(×)(2)曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)，但變速運(yùn)動(dòng)不肯定是曲線運(yùn)動(dòng)。(√)(3)物體的速度不斷變更，它肯定做曲線運(yùn)動(dòng)。(×)(4)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力肯定不為零。(√)(5)做曲線運(yùn)動(dòng)物體的合力肯定是恒力。(×)(6)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體肯定有加速度。(√)『選一選』假如在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，關(guān)于脫離賽車后的車輪的運(yùn)動(dòng)狀況，以下說法正確的是(C)A．仍舊沿著賽車行駛的彎道運(yùn)動(dòng)B．沿著與彎道垂直的方向飛出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．上述狀況都有可能解析：賽車沿彎道行駛，任一時(shí)刻賽車上任何一點(diǎn)的速度方向都是賽車運(yùn)動(dòng)的曲線軌跡上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的切線方向。被甩出的后輪的速度方向就是甩出點(diǎn)軌跡的切線方向。選項(xiàng)C正確?！合胍幌搿弧皝G沙包”嬉戲曾經(jīng)風(fēng)靡南北，是一個(gè)經(jīng)典的群體性嬉戲，極受孩子們歡迎。請想一想：(1)丟出的沙包在空中做什么運(yùn)動(dòng)？(2)沙包運(yùn)動(dòng)的速度在不同時(shí)刻有什么特點(diǎn)？曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)嗎？解析：(1)曲線運(yùn)動(dòng)。(2)速度方向時(shí)刻發(fā)生變更，都沿該時(shí)刻曲線的切線方向；曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)。課內(nèi)互動(dòng)探究細(xì)研深究·破疑解難探究對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的理解┃┃情境導(dǎo)入■以初速度v0水平拋出一個(gè)質(zhì)量為m的物體，物體在空中做曲線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，請思索：(1)物體經(jīng)過A、B、C、D時(shí)的速度方向和加速度方向是怎樣的？(2)物體的運(yùn)動(dòng)是一種什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？提示：(1)如圖所示：(2)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。┃┃要點(diǎn)提煉■1．曲線運(yùn)動(dòng)的速度(1)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，就是質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻(或該點(diǎn))脫離曲線后自由運(yùn)動(dòng)的方向，也就是曲線上這一點(diǎn)的切線方向。(2)速度是一個(gè)矢量，既有大小，又有方向，假如在運(yùn)動(dòng)過程中只有速度大小的變更，而物體的速度方向不變，則物體只能做直線運(yùn)動(dòng)，因此，若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，表明物體的速度方向發(fā)生了變更。2．曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻在變更，不管速度大小是否變更，因其矢量性，物體的速度時(shí)刻在變更，所以曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)。(2)動(dòng)力學(xué)角度：曲線運(yùn)動(dòng)是否是勻變速運(yùn)動(dòng)取決于物體所受合外力的狀況。合外力為恒力，物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)；合外力為變力，物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。3．幾種常見的運(yùn)動(dòng)形式軌跡特點(diǎn)加速度特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)直線加速度為零勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度不變勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度變更變加速直線運(yùn)動(dòng)曲線加速度不變勻變速曲線運(yùn)動(dòng)加速度變更變加速曲線運(yùn)動(dòng)特殊提示(1)曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng)，但是變速運(yùn)動(dòng)不肯定是曲線運(yùn)動(dòng)。(2)物體的合外力為恒力時(shí)，它肯定做勻變速運(yùn)動(dòng)，但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)。┃┃典例剖析■典題1下列關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是(B)A．曲線運(yùn)動(dòng)的速度肯定變更，加速度也肯定變更B．曲線運(yùn)動(dòng)的速度肯定變更，做曲線運(yùn)動(dòng)的物體肯定有加速度C．曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可以不變，所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體不肯定有加速度D．在恒力作用下，物體不行能做曲線運(yùn)動(dòng)思路引導(dǎo)：eq\x(曲線運(yùn)動(dòng))→eq\x(\a\al(速度方向,肯定變更))→eq\x(\a\al(肯定存在,加速度))解析：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度肯定發(fā)生變更，但加速度可以不變(恒力作用)，例如把物體水平拋出后，物體只受重力，加速度不變，但在空中做曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度大小可以不變，但方向肯定發(fā)生變更，由于速度是矢量，速度發(fā)生變更，肯定有加速度，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練■1．如圖所示的陀螺，是漢族民間最早的消遣工具，也是我們許多人小時(shí)候喜愛玩的玩具。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)(D)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。探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件┃┃情境導(dǎo)入■如圖所示，桌面上運(yùn)動(dòng)的小鐵球在磁鐵的引力作用下做曲線運(yùn)動(dòng)；人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，在地球引力作用下做曲線運(yùn)動(dòng)。請思索：小球做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的吸引力與軌跡彎曲的方向有什么關(guān)系？提示：小球做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的吸引力方向與速度方向不在同始終線上，指向小球軌跡彎曲軌跡的內(nèi)側(cè)。┃┃要點(diǎn)提煉■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始終線上。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件：加速度方向與速度方向不在同始終線上。2．無力不拐彎，拐彎必有力曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間，而且向合力的方向彎曲，即合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)。(如圖所示，水平拋出的物體的受力方向和速度方向)3．物體的受力與運(yùn)動(dòng)性質(zhì)┃┃典例剖析■典題2一輛汽車在水平馬路上減速轉(zhuǎn)彎，從俯視圖中可以看到汽車沿曲線由M向N行駛。下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(C)思路引導(dǎo)：(1)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡在合力方向和速度方向之間且向力的方向彎曲。(2)合外力方向與速度方向成銳角時(shí)，物本做加速曲線運(yùn)動(dòng)；成鈍角時(shí)，物體做減速曲線運(yùn)動(dòng)。解析：汽車運(yùn)動(dòng)的速度方向沿其軌跡的切線方向，由于速度減小，則合力方向與速度方向間的夾角大于90°，且合力指向彎曲軌跡的內(nèi)側(cè)方向，故選C。┃┃對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練■2．(2024·貴州貴陽六中高一下學(xué)期月考)一個(gè)小球在水平桌面上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)至P點(diǎn)時(shí)，起先受到恒定外力的作用，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，AP為直線，PB為曲線。對(duì)于小球受到的外力的方向，下列說法正確的是(C)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)方向解析：小球做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合外力指向軌跡的凹側(cè)，故C正確。核心素養(yǎng)提升以題說法·啟智培優(yōu)易錯(cuò)點(diǎn)：不能正確理解物體做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的條件而致錯(cuò)案例下列幾種說法正確的是(C)A．物體受到變力作用，肯定做曲線運(yùn)動(dòng)B．物體受到恒力作用，肯定做直線運(yùn)動(dòng)C．物體所受的合力方向與速度方向不在同始終線上時(shí)，肯定做曲線運(yùn)動(dòng)D．假如合力方向與速度方向在同始終線上，則物體的速度方向不變更，只是速率發(fā)生變更易錯(cuò)分析：本題誤認(rèn)為力變更，速度方向就變更，從而錯(cuò)選A項(xiàng)；或認(rèn)為合力方向與速度方向在同始終線上時(shí)，速度方向肯定不變更而錯(cuò)選D。出錯(cuò)的緣由是對(duì)物體做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的