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粵教版高中物理必修第二冊(cè)全冊(cè)教學(xué)課件曲線運(yùn)動(dòng)1.認(rèn)識(shí)曲線運(yùn)動(dòng),知道曲線運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)速度的方向2.知道曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),速度的方向時(shí)刻在改變3.知道物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件,學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)例進(jìn)行分析4.知道曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與軌跡特點(diǎn)5.理解曲線運(yùn)動(dòng)速度、合外力、運(yùn)動(dòng)軌跡之間的內(nèi)在聯(lián)系學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)導(dǎo)圖1.切線如圖所示,當(dāng)B點(diǎn)非常接近A點(diǎn)時(shí),這條割線就叫作曲線A點(diǎn)的切線.曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向預(yù)習(xí)新知2.速度方向沿曲線在這一點(diǎn)的________方向.3.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)速度方向時(shí)刻在________,曲線運(yùn)動(dòng)一定是________運(yùn)動(dòng).切線改變變速思考:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度大小一定改變嗎?
其速度方向一定改變嗎?【答案】速度大小不一定改變,速度方向一定改變.練一練:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一定變化的物理量是(
)A.速度 B.加速度C.速率 D.平均速率【答案】A【解析】曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻改變,故A正確.1.動(dòng)力學(xué)角度:當(dāng)物體所受合外力的方向與它的速度方向____________________時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng).2.運(yùn)動(dòng)學(xué)角度:當(dāng)物體加速度的方向與速度的方向______________________時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng).不在同一直線上不在同一直線上物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件練一練:(2020屆杭州檢測(cè))關(guān)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,下列說(shuō)法正確的是(
)A.它所受的合外力可能為零B.有可能處于平衡狀態(tài)C.速度的大小和方向一定時(shí)刻改變D.受到的合外力方向與速度方向不在同一條直線上【答案】D【解析】既然是曲線運(yùn)動(dòng),它的速度的方向必定是改變的,所以速度方向一定變化,物體受到的合外力一定不為零,物體一定不是處于平衡狀態(tài),故A、B、C錯(cuò)誤;物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合外力與速度不在同一條直線上,故D正確.
游樂(lè)場(chǎng)是大家喜愛(ài)的地方,里面的過(guò)山車備受歡迎.各地的過(guò)山車設(shè)計(jì)千姿百態(tài),各不一樣,有圓形的,有螺旋的,有翻轉(zhuǎn)的,如圖所示.過(guò)山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的游戲項(xiàng)目.如果某次過(guò)山車沿水平圓形軌道勻速轉(zhuǎn)動(dòng),行駛過(guò)程中速度的大小保持不變,請(qǐng)思考下列問(wèn)題.曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向課堂探究(1)此過(guò)山車勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其速度會(huì)發(fā)生變化嗎?(2)過(guò)山車做的是曲線運(yùn)動(dòng),如何確定它在某一點(diǎn)時(shí)的速度方向?(3)過(guò)山車做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度可以為零嗎?為什么?【答案】(1)會(huì),因?yàn)樗俣确较驎r(shí)刻變化.(2)過(guò)軌跡上的點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)的方向作曲線的切線即為速度方向.(3)不可以.因速度有變化,故一定有加速度.探究總結(jié):1.曲線運(yùn)動(dòng)的速度(1)速度方向: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(或該位置)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)關(guān)于速度的“一定”與“不一定”.①“一定”:物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)方向不斷變化,即速度方向一定變化;②“不一定”:物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),速度的大小不一定變化.2.曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)(1)一定是變速運(yùn)動(dòng)——由于物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變化,不管速度大小是否改變,因其矢量性,物體的速度在時(shí)刻變化,即曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng).(2)不一定是勻變速運(yùn)動(dòng)——曲線運(yùn)動(dòng)是否為勻變速運(yùn)動(dòng)取決于物體所受合外力的情況.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),即變速曲線運(yùn)動(dòng).[特別提醒]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).若曲線運(yùn)動(dòng)的加速度恒定,則為勻變速曲線運(yùn)動(dòng).精練1在國(guó)際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽的上海站女子鉛球決賽中,中國(guó)選手鞏立姣以19.99米的成績(jī)獲得冠軍.如圖所示的曲線為鉛球的運(yùn)動(dòng)軌跡(鉛球可視為質(zhì)點(diǎn)).A、B、C為曲線上依次經(jīng)過(guò)的三點(diǎn),ED為曲線上B點(diǎn)的切線.關(guān)于鉛球在B點(diǎn)的速度方向,下列說(shuō)法正確的是(
)A.沿AB方向B.沿BC方向C.沿BD方向D.沿BE方向【答案】C【解析】鉛球做曲線運(yùn)動(dòng),軌跡由A到C,B點(diǎn)的速度方向沿軌跡在該點(diǎn)的切線方向,即BD方向,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.變式1
(2020屆聊城三中段考)關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(
)A.曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小一定變化B.曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向一定變化C.曲線運(yùn)動(dòng)的加速度一定變化D.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力一定變化【答案】B【解析】曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可能不變,例如勻速圓周運(yùn)動(dòng).故A錯(cuò)誤;速度方向沿該點(diǎn)切線方向,不斷變化,曲線運(yùn)動(dòng)的加速度一定不為零,但加速度可以是恒定的,例如平拋運(yùn)動(dòng),故C、D錯(cuò)誤,B正確.變式2如圖所示,虛線MN為一小球在水平面上由M到N的運(yùn)動(dòng)軌跡,P是運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn).四位同學(xué)分別畫(huà)出了帶有箭頭的甲、乙、丙、丁來(lái)描述小球經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度方向,其中描述準(zhǔn)確的是(
)A.甲 B.乙C.丙 D.丁【答案】C【解析】某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)某一位置,此時(shí)的速度方向沿曲線上該點(diǎn)的切線方向,因此丙為P點(diǎn)的速度方向,C正確.
漂移是一種駕駛技巧,又稱“甩尾”,車手以過(guò)度轉(zhuǎn)向的方式令車子側(cè)滑行走.通常相對(duì)于“咬地”過(guò)彎,漂移在路況急轉(zhuǎn)彎賽車時(shí)用處很大,非常具有觀賞性,圖甲、乙是出現(xiàn)在表演或是路況變化較大的賽車活動(dòng)中的漂移.請(qǐng)根據(jù)圖丙思考下列問(wèn)題.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件甲乙丙(1)若圖丙中前面汽車加速行駛,用線條和箭頭畫(huà)出汽車軌跡、速度、合外力的簡(jiǎn)單示意圖.(2)若圖丙中前面汽車減速行駛,用線條和箭頭畫(huà)出汽車軌跡、速度、合外力的簡(jiǎn)單示意圖.【答案】(1)(2)如圖所示.探究總結(jié):1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)動(dòng)力學(xué)條件:合外力與速度方向不共線是物體做曲線運(yùn)動(dòng)的充要條件,這包含三個(gè)層次的內(nèi)容.①初速度不為零;②合外力不為零;③合外力與速度方向不共線.(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件:加速度與速度方向不共線(隱含加速度與速度不為零的前提).2.物體的運(yùn)動(dòng)與合外力的關(guān)系(1)合外力方向與物體的速度方向在同一條直線上時(shí),物體做加速直線運(yùn)動(dòng)或減速直線運(yùn)動(dòng).(2)合外力方向與物體的速度方向不在同一條直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng).3.應(yīng)用(1)F合與v0夾角θ和曲線運(yùn)動(dòng)速率變化的關(guān)系.①θ為銳角時(shí),曲線運(yùn)動(dòng)速率變大;②θ為直角時(shí),曲線運(yùn)動(dòng)速率不變;③θ為鈍角時(shí),曲線運(yùn)動(dòng)速率變?。?2)判斷受力方向:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,運(yùn)動(dòng)軌跡必定在速度方向和所受合外力方向之間,且合外力方向(或加速度方向)一定指向軌跡的凹側(cè).(3)判斷軌跡彎曲的方向:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,其軌跡向合外力所指的方向彎曲.如圖所示,拋出的石子在空中劃出的弧線(圖甲)、衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的部分軌跡(圖乙).精練2如圖為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡示意圖.已知在B點(diǎn)時(shí)的速度與加速度相互垂直,則下列說(shuō)法正確的是(
)A.D點(diǎn)的速率比C點(diǎn)的速率大B.A點(diǎn)的加速度與速度的夾角小于90°C.A點(diǎn)的加速度比D點(diǎn)的加速度大D.從A到D加速度與速度的夾角先增大后減小【答案】A【解析】質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),加速度不變,C錯(cuò)誤;由B點(diǎn)速度與加速度相互垂直可知,合外力方向與B點(diǎn)切線垂直且向下,故質(zhì)點(diǎn)由C到D過(guò)程,合外力方向與速度方向夾角小于90°,速率增大,A正確;A點(diǎn)的加速度方向與速度方向夾角大于90°,B錯(cuò)誤;從A到D加速度與速度的夾角一直變小,D錯(cuò)誤.變式3小球在光滑的水平桌面上以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)它受到沿桌面向外的水平力F作用時(shí),如圖所示,小球運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是(
)A.OaB.ObC.OcD.Od【答案】D【解析】由題圖可知,在沒(méi)有受到外力作用時(shí)小球在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)有外力作用時(shí),并且力的方向向下,應(yīng)該指向圓弧的內(nèi)側(cè),故小球的運(yùn)動(dòng)方向可能是Od.故選D.建立曲線運(yùn)動(dòng)模型如圖所示,運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上正在舉行運(yùn)動(dòng)會(huì).400m跑道上的運(yùn)動(dòng)員正快速通過(guò)彎道.核心素養(yǎng)[建模過(guò)程](1)將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn).(2)畫(huà)出彎道簡(jiǎn)圖.(3)運(yùn)動(dòng)員速度方向沿彎道切線方向,受力和加速度的方向指向彎道內(nèi)側(cè),如圖所示.專練翻滾過(guò)山車是大型游樂(lè)園里比較刺激的一種娛樂(lè)項(xiàng)目.如圖所示,翻滾過(guò)山車(可看成質(zhì)點(diǎn))從高處沖下,過(guò)M點(diǎn)時(shí)速度方向如圖所示,在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過(guò)A、B、C三點(diǎn).下列說(shuō)法正確的是(
)A.過(guò)山車做勻速運(yùn)動(dòng)B.過(guò)山車做變速運(yùn)動(dòng)C.過(guò)山車受到的合外力等于零D.過(guò)山車經(jīng)過(guò)A、C兩點(diǎn)時(shí)的速度方向相同【答案】B【解析】過(guò)山車做曲線運(yùn)動(dòng),其速度方向時(shí)刻變化,速度是矢量,則過(guò)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,由牛頓第二定律可知過(guò)山車所受合外力一定不為零,C錯(cuò)誤;過(guò)山車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向上,經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向下,D錯(cuò)誤.1.一質(zhì)點(diǎn)從M點(diǎn)到N點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng),當(dāng)它通過(guò)P點(diǎn)時(shí),下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)速度v和加速度a的關(guān)系圖,可能正確的是(
)課堂練習(xí)
ABCD【答案】A【解析】物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),速度方向沿曲線的切線方向,加速度方向指向曲線軌跡的凹側(cè),根據(jù)這一規(guī)律可知,本題選A.2.質(zhì)點(diǎn)在一平面內(nèi)沿曲線由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn),如果用v、a、F分別表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度、加速度和受到的合外力,下列圖中可能正確的是(
)【答案】D【解析】由速度方向與軌跡在該點(diǎn)的切線方向一致可知A錯(cuò)誤;由牛頓第二定律知a與F的方向一致,且指向軌跡的凹面,可判定B、C錯(cuò)誤,D正確.3.一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng),現(xiàn)對(duì)其施加一恒力,且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變,則(
)A.質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同B.質(zhì)點(diǎn)速度的方向可能總與該恒力的方向垂直C.質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同D.質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變【答案】C【解析】若恒力的方向與質(zhì)點(diǎn)原速度方向不同,則質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng),速度方向與恒力方向可以不相同,A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度方向時(shí)刻改變,其方向不可能總與恒力的方向垂直,B錯(cuò)誤;由牛頓第二定律可知,C正確;當(dāng)物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量是變化的,D錯(cuò)誤.4.如圖所示為質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖,且質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向恰好互相垂直,則質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(
)A.質(zhì)點(diǎn)在C點(diǎn)受到的合外力與D點(diǎn)受到的合外力一樣大B.質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的加速度方向與速度方向的夾角小于90°C.質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的加速度比經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的加速度大D.質(zhì)點(diǎn)從B點(diǎn)到E點(diǎn)的過(guò)程中加速度方向與速度方向的夾角先增大后減小【答案】A【解析】質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向恰好互相垂直,則有A、B、C三點(diǎn)速度與加速度方向夾角大于90°,故B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),則有加速度不變,所以質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的加速度與B點(diǎn)相同,所受合外力一樣大,A正確,C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)從B到E的過(guò)程中加速度方向與速度方向的夾角逐漸減小,故D錯(cuò)誤.同學(xué)們,通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),你有什么收獲呢?謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心,讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.理解什么是合運(yùn)動(dòng),什么是分運(yùn)動(dòng).2.知道運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性.3.掌握運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法.會(huì)分析小船過(guò)河模型和關(guān)聯(lián)物體的速度分解學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)導(dǎo)圖預(yù)習(xí)新知運(yùn)動(dòng)的分析1.如圖所示,用小錘擊打彈性金屬片,使球沿水平方向飛出.球從拋出點(diǎn)A沿曲線路徑運(yùn)動(dòng)到落地點(diǎn)D.從運(yùn)動(dòng)的效果來(lái)看,這一過(guò)程可以分解為兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的分運(yùn)動(dòng),一個(gè)是在水平方向上從點(diǎn)A到點(diǎn)B的直線運(yùn)動(dòng),另一個(gè)是在豎直方向上從點(diǎn)A到點(diǎn)C的直線運(yùn)動(dòng).實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)可以看成上述兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果.2.在豎直和水平兩個(gè)方向上的分運(yùn)動(dòng)互不影響,具有獨(dú)立性.位移和速度的合成與分解1.和力的合成與分解類似,位移的合成與分解同樣遵循平行四邊形法則,如圖甲所示.由位移、時(shí)間和速度的關(guān)系可知,速度的合成與分解也同樣遵循平行四邊形法則,如圖乙所示.圖甲圖乙2.可以應(yīng)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法,通過(guò)位移和速度的合成與分解,把復(fù)雜運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究.練一練:1.關(guān)于運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,下列說(shuō)法正確的是()A.運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的,是不可分解的B.物體同時(shí)參與的幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)是互不干擾、互不影響的C.合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是各自獨(dú)立的,是沒(méi)有關(guān)系的D.各分運(yùn)動(dòng)是各自獨(dú)立的,是不能合成的解析:運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性是指一個(gè)物體同時(shí)參與的幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)是各自獨(dú)立、互不影響的,故只有選項(xiàng)B正確.答案:B2.關(guān)于合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法,正確的是()A.合運(yùn)動(dòng)的位移為分運(yùn)動(dòng)位移的矢量和B.合運(yùn)動(dòng)的位移一定比其中的一個(gè)分位移大C.合運(yùn)動(dòng)的速度一定比其中的一個(gè)分速度大D.合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定比分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)解析:位移是矢量,其運(yùn)算滿足平行四邊形法則,A正確;合運(yùn)動(dòng)的位移可大于分位移,也可小于分位移,還可等于分位移,B錯(cuò)誤;同理可知C錯(cuò)誤;合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性,D錯(cuò)誤.答案:A運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法課堂探究1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.等效性各分運(yùn)動(dòng)的共同效果與合運(yùn)動(dòng)的效果相同等時(shí)性各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生,同時(shí)結(jié)束獨(dú)立性各分運(yùn)動(dòng)之間互不相干,彼此獨(dú)立,互不影響同體性各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是同一物體的運(yùn)動(dòng)2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法.運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述運(yùn)動(dòng)的各物理量,即位移、速度、加速度的合成與分解,由于它們都是矢量,合成與分解遵循平行四邊形定則.(1)如果兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)都在同一條直線上,需選取正方向,與正方向同向的量取“+”,與正方向反向的量取“-”,則矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算.(2)如果兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)互成角度,則遵循平行四邊形定則,如圖所示.(3)兩個(gè)相互垂直的分運(yùn)動(dòng)的合成:如果兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)都是直線運(yùn)動(dòng),且互成角度為90°,其分位移為s1、s2,分速度為v1、v2,分加速度為a1、a2,則其合位移s、合速度v和合加速度a,可以運(yùn)用解直角三角形的方法求得,如圖所示.【典例1】一物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng),它在x軸方向和y軸方向上的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像如圖所示.(計(jì)算結(jié)果可保留根號(hào))(1)判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì);(2)計(jì)算t=4.5s時(shí)物體的速度大小;(3)計(jì)算物體在前6s內(nèi)的位移大小.答案:見(jiàn)解析判斷合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的方法
分析兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí),應(yīng)先根據(jù)平行四邊形定則,求出合運(yùn)動(dòng)的合初速度v0和合加速度a,然后進(jìn)行判斷:1.判斷是否做勻變速運(yùn)動(dòng):若a恒定,物體做勻變速運(yùn)動(dòng);若a變化,物體做變加速運(yùn)動(dòng).2.判斷軌跡曲直:若a與v0共線,則做直線運(yùn)動(dòng);若a與v0不共線,則做曲線運(yùn)動(dòng).答案:D2.如圖甲所示,豎直放置、兩端封閉的玻璃管中注滿清水,內(nèi)有一個(gè)能在水中以0.3m/s的速度勻速上浮的紅蠟塊.若紅蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí),使玻璃管水平勻速向右運(yùn)動(dòng),測(cè)得紅蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)的方向與水平方向的夾角為37°,則:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)根據(jù)題意可知玻璃管水平方向的移動(dòng)速度為
m/s.(2)如圖乙所示,若紅蠟塊從A點(diǎn)勻速上浮的同時(shí),使玻璃管水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則紅蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡是圖中的
.A.直線P
B.曲線QC.曲線R D.無(wú)法確定答案:(1)0.4(2)B(2)紅蠟塊在豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng),在水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則紅蠟塊所受的合力方向水平向右,合速度方向與合力方向不共線,紅蠟塊做曲線運(yùn)動(dòng);因?yàn)楹狭Φ姆较蛑赶蜍壽E的凹側(cè),可知紅蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡是圖中的曲線Q.小船渡河問(wèn)題1.小船參與的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng):小船在河流中實(shí)際的運(yùn)動(dòng)(站在岸上的觀察者看到的運(yùn)動(dòng))可視為船同時(shí)參與了這樣兩個(gè)分運(yùn)動(dòng):(1)船相對(duì)水的運(yùn)動(dòng)(即船在靜水中的運(yùn)動(dòng)),它的方向與船身的指向相同;(2)船隨水漂流的運(yùn)動(dòng)(該速度等于水的流速),它的方向與河岸平行.船在流水中實(shí)際的運(yùn)動(dòng)(合運(yùn)動(dòng))是上述兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合成.②若v水>v船,這時(shí)無(wú)論船頭指向什么方向,都無(wú)法使船垂直河岸渡河,即最短位移不可能等于河寬d,尋找最短位移的方法是:如圖2所示,按水流速度和船在靜水中速度大小的比例,先從出發(fā)點(diǎn)A開(kāi)始做矢量v水,再以v水末端為圓心,v船為半徑畫(huà)圓弧,自出發(fā)點(diǎn)A向圓弧做切線為船位移最小時(shí)的合運(yùn)動(dòng)的方向.【典例2】一小船在200m寬的河中橫渡,水流速度是2m/s,船在靜水中的航速是4m/s,則:(1)小船怎樣才能以最短時(shí)間渡過(guò)河去?需用時(shí)多少?(2)小船怎樣才能以最短路程渡過(guò)河去?需用時(shí)多少?核心:(1)當(dāng)船頭的方向與河岸垂直時(shí),渡河時(shí)間最短.(2)當(dāng)合速度的方向與河岸垂直時(shí),渡河路程最短.圖乙答案:見(jiàn)解析3.(多選)一只小船在靜水中的速度為4m/s,要過(guò)寬為30m、水流速度為3m/s的河流.下列說(shuō)法中正確的是()A.此船不可能渡過(guò)此河B.此船可能垂直到達(dá)正對(duì)岸C.此船過(guò)河的最短時(shí)間為6sD.此船的合速度可能為6m/s解析:由題意可知船速大于水速,則船可以垂直到達(dá)對(duì)岸;小船過(guò)河的最短時(shí)間等于船頭垂直于河岸過(guò)河的時(shí)間,為7.5s;小船過(guò)河的合速度v合滿足1m/s<v合<7m/s,故A、C錯(cuò)誤,B、D正確.答案:BD答案:CD關(guān)聯(lián)速度問(wèn)題1.“關(guān)聯(lián)速度”特點(diǎn).用繩、桿相牽連的物體,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,兩物體的速度通常不同,但物體沿繩或桿方向的速度分量大小相等.2.常用的解題思路和方法.(1)先確定合運(yùn)動(dòng)的方向(物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的方向),然后分析這個(gè)合運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的實(shí)際效果(一方面是使繩或桿伸縮的效果,另一方面是使繩或桿轉(zhuǎn)動(dòng)的效果).(2)確定兩個(gè)分速度的方向(沿繩或桿方向的分速度和垂直于繩或桿方向的分速度).(3)按平行四邊形定則將合速度進(jìn)行分解,畫(huà)出速度分解圖.(4)根據(jù)三角形的邊角關(guān)系解三角形,得到分速度大小.【典例3】如圖所示,一根長(zhǎng)直輕桿AB在墻角沿豎直墻和水平地面滑動(dòng).當(dāng)AB桿和墻的夾角為θ時(shí),桿的A端沿墻下滑的速度大小為v1,B端沿地面滑動(dòng)的速度大小為v2,則v1、v2的關(guān)系是()A.v1=v2 B.v1=v2cosθC.v1=v2tanθ D.v1=v2sinθ解析:如圖所示,將桿的A端的速度沿桿的方向和垂直于桿的方向進(jìn)行分解可得,沿桿方向的分速度為v1∥=v1cosθ,將桿的B端的速度沿桿的方向和垂直于桿的方向進(jìn)行分解可得,沿桿方向的分速度v2∥=v2sinθ.由于v1∥=v2∥,解得v1=v2tanθ.故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.答案:C關(guān)于繩端或桿端速度分解的思路:1.確定合運(yùn)動(dòng)方向.2.分析合運(yùn)動(dòng)效果.3.沿繩或桿和垂直于繩或桿方向分解.4.沿繩或桿方向的分速度大小相等,列方程求解.答案:B同學(xué)們,通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),你有什么收獲呢?謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心,讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是平拋運(yùn)動(dòng)2.會(huì)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解方法探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)3.初步了解平拋運(yùn)動(dòng)速度與位移的相關(guān)規(guī)律知識(shí)導(dǎo)圖1.平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng):初速度沿________方向拋出,僅在重力作用下物體所做的運(yùn)動(dòng)稱為平拋運(yùn)動(dòng).2.平拋運(yùn)動(dòng)的速度(1)水平方向:vx=________.(2)豎直方向:vy=________.平拋運(yùn)動(dòng)及特點(diǎn)水平v0gt預(yù)習(xí)新知3.平拋運(yùn)動(dòng)的位移與軌跡(1)水平方向:x=________.(2)豎直方向:y=__________.(3)軌跡方程:y=__________,式中g(shù)、v0都是與x、y無(wú)關(guān)的常量,故其軌跡是一條__________.v0t拋物線練一練:在平坦的壘球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上,擊球手揮動(dòng)球棒將壘球水平擊出,壘球飛行一段時(shí)間后落地.若不計(jì)空氣阻力,則(
)A.壘球落地時(shí)瞬時(shí)速度的大小僅由初速度決定B.壘球落地時(shí)瞬時(shí)速度的方向僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定C.壘球在空中運(yùn)動(dòng)的水平位移僅由初速度決定D.壘球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定【答案】D1.位移與水平方向夾角滿足關(guān)系式:tanα=________.2.速度與水平方向夾角滿足關(guān)系式:tanθ=________.3.α與θ滿足關(guān)系式:tanθ=__________.平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.描出平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡.2.探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)課堂探究二、實(shí)驗(yàn)思路將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),先運(yùn)用平拋豎落儀探究豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),再通過(guò)分析相同時(shí)間內(nèi)水平分運(yùn)動(dòng)的位移,確定水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).三、實(shí)驗(yàn)器材1.平拋豎落儀.2.斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺.四、實(shí)驗(yàn)步驟
如圖所示,在一塊豎直放置的平板上固定著兩個(gè)相同的弧形軌道A和B,用于發(fā)射鋼球,兩弧形軌道出口處水平,其上分別安裝了一個(gè)電磁鐵C和D.在軌道A出口處有一個(gè)碰撞開(kāi)關(guān)S,可控制電磁鐵E電源的通斷.
從軌道A射出的鋼球做平拋運(yùn)動(dòng),從軌道B射出的鋼球做勻速直線運(yùn)動(dòng),從電磁鐵E處釋放的鋼球做自由落體運(yùn)動(dòng).1.探究平拋運(yùn)動(dòng)水平方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)使電磁鐵C和D分別相對(duì)各自軌道出口水平線處于相同高度,把兩個(gè)鋼球分別吸在電磁鐵C、D上,切斷電源,使兩個(gè)鋼球以相同的初速度同時(shí)水平射出.(2)改變電磁鐵C、D與各自軌道出口水平線的相對(duì)高度,并確保高度相等.(3)多次重復(fù)以上步驟,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并分析平拋運(yùn)動(dòng)水平方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).(4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:兩個(gè)鋼球分別做平拋運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng),并最終發(fā)生碰撞.(5)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論:做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng).2.探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)把兩個(gè)鋼球分別吸在電磁鐵C、E上,并確保電磁鐵E上的鋼球與軌道A出口處于同一高度.釋放軌道A的鋼球,鋼球在水平出口處碰撞開(kāi)關(guān)S,切斷電磁鐵E的電源,使鋼球從電磁鐵E處釋放.(2)改變電磁鐵E的位置,讓其從N向M移動(dòng).(3)多次重復(fù)以上步驟,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并分析平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).(4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:兩個(gè)鋼球分別做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng),并最終同樣發(fā)生碰撞.(5)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論:做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng).3.探究平拋運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡(1)木板上鋪上白紙并固定,固定電磁鐵C在某一位置,切斷電源,使小球從斜槽上由靜止?jié)L下,把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上,如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖,就用鉛筆在該位置畫(huà)上一點(diǎn).(2)保持C位置不變,保持同樣方法,在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下其他若干點(diǎn).(3)將白紙從木板上取下,從O點(diǎn)開(kāi)始通過(guò)畫(huà)出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線,如圖所示.(4)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論:做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線.探究總結(jié):做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線.精練1小芳和小強(qiáng)兩位同學(xué)采用了不同的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)研究平拋運(yùn)動(dòng)甲(1)小芳同學(xué)利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).下列說(shuō)法正確的是___.A.應(yīng)使小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放B.斜槽軌道必須光滑C.斜槽軌道的末端必須保持水平D.本實(shí)驗(yàn)必需的器材,還有刻度尺和停表(2)小強(qiáng)同學(xué)利用頻閃照相的方式研究平拋運(yùn)動(dòng).如圖乙為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片的一部分.圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5.0cm,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2.則照相機(jī)兩次閃光的時(shí)間間隔Δt=______s,小球被拋出時(shí)的水平速度v=______m/s.【答案】(1)AC
(2)0.10
2.0【解析】(1)為使小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相等,應(yīng)使小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放,故A正確;只要每次把小球從軌道同一位置由靜止釋放即可保證小球的初速度相等,斜槽軌道沒(méi)有必要光滑,故B錯(cuò)誤;為使小球離開(kāi)斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng),斜槽軌道的末端必須保持水平,故C正確;本實(shí)驗(yàn)不需要用秒表測(cè)量時(shí)間,D錯(cuò)誤.變式1某興趣小組用頻閃照相機(jī)拍攝小石子平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片,照片背景為一堵貼近小石子的豎直磚墻,如圖所示.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,該同學(xué)根據(jù)所學(xué)平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí),求出頻閃照片的拍攝周期和小石子的水平初速度.(1)他已經(jīng)測(cè)出磚塊的長(zhǎng)度為a,還需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是______(寫出測(cè)量的物理量及其物理符號(hào)).(2)B點(diǎn)豎直方向的速度vBy=___(用題設(shè)條件和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示).(3)照相機(jī)頻閃周期T=_____,小石子水平初速度v0=_____(用題設(shè)條件和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示).探究總結(jié):1.通過(guò)對(duì)比平拋運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)相同時(shí)間段的水平位移,得出平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng).2.通過(guò)對(duì)比平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)在相同高度條件下的時(shí)間,得出平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng).平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用(1)如圖甲所示,從O點(diǎn)拋出的物體經(jīng)時(shí)間t到達(dá)P點(diǎn),速度的反向延長(zhǎng)線交OB于A點(diǎn),試證明A是OB的中點(diǎn).(2)若平拋運(yùn)動(dòng)的速度偏向角為θ,位移的偏向角為α,如圖乙所示,試證明tanθ=2tanα.甲乙探究總結(jié):精練2用30m/s的初速度水平拋出一個(gè)物體,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,物體的速度方向與水平方向成30°角,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2.求:(1)此時(shí)物體相對(duì)于拋出點(diǎn)的水平位移大小和豎直位移大?。?2)再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,物體的速度方向與水平方向的夾角為60°.(物體的拋出點(diǎn)足夠高)變式2
(多選)如圖所示,x軸在水平地面內(nèi),y軸沿豎直方向.圖中畫(huà)出了從y軸上沿x軸正方向拋出的三個(gè)小球a、b、c的運(yùn)動(dòng)軌跡,其中b和c是從同一點(diǎn)拋出的(不計(jì)空氣阻力),則(
)A.a(chǎn)的飛行時(shí)間比b的長(zhǎng)B.b和c的飛行時(shí)間相同C.a(chǎn)的初速率比b的小D.b的初速度比c的大【答案】BD與斜面有關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)【答案】(1)2s
(2)20m變式3如圖所示,從傾角為θ的斜面上的M點(diǎn)水平拋出一個(gè)小球,小球的初速度為v0,最后小球落在斜面上的N點(diǎn).下列判斷錯(cuò)誤的是(
)A.可求出M、N之間的距離B.不可以求出小球什么時(shí)刻與斜面間的距離最大C.可求出小球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間D.可求小球落到N點(diǎn)時(shí)的速度大小和方向【答案】B總結(jié):在解答平拋運(yùn)動(dòng)與斜面的結(jié)合問(wèn)題時(shí),除要運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的位移和速度規(guī)律,還要充分運(yùn)用斜面傾角,找出位移或速度與斜面傾角的關(guān)系,從而使問(wèn)題得到順利解決.常見(jiàn)的模型如下:科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——體育運(yùn)動(dòng)中的平拋問(wèn)題體育運(yùn)動(dòng)中有很多項(xiàng)目與拋體運(yùn)動(dòng)相關(guān),若將這些項(xiàng)目加以抽象,在理想化狀態(tài)下,很多球類、投擲類項(xiàng)目可以看成是平拋運(yùn)動(dòng).核心素養(yǎng)
假如我們把乒乓球、排球等運(yùn)動(dòng)看成平拋運(yùn)動(dòng),由于球網(wǎng)高度、球臺(tái)、球場(chǎng)邊界條件的限制,往往會(huì)出現(xiàn)平拋運(yùn)動(dòng)臨界條件的問(wèn)題.
解決這樣的問(wèn)題,要求我們從實(shí)際出發(fā),建立物理模型,用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行求解.學(xué)會(huì)分析這類問(wèn)題,可以提高解決問(wèn)題的能力,加強(qiáng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng).專練一帶有乒乓球發(fā)射機(jī)的乒乓球臺(tái)如圖所示.水平臺(tái)面的長(zhǎng)和寬分別為L(zhǎng)1和L2,中間球網(wǎng)高度為h.發(fā)射機(jī)安裝于臺(tái)面左側(cè)邊緣的中點(diǎn),能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球,發(fā)射點(diǎn)距臺(tái)面高度為3h.不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g.若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內(nèi),通過(guò)選擇合適的方向就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面上,則v的最大取值范圍是(
)【答案】D1.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,在水平方向通過(guò)的最大距離取決于(
)A.物體的高度和受到的重力B.物體受到的重力和初速度C.物體的高度和初速度D.物體受到的重力、高度和初速度課堂練習(xí)【答案】C2.某物理實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng).每次都將小球從斜槽的同一位置無(wú)初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出.改變水平擋板的高度,就改變了小球在板上落點(diǎn)的位置,從而可描繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡.某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋,將水平擋板依次放在1,2,3的位置,且1與2的間距等于2與3的間距.若三次實(shí)驗(yàn)中,小球從拋出點(diǎn)到落點(diǎn)的水平位移依次為x1,x2,x3,忽略空氣阻力的影響,下面分析正確的是(
)A.x2-x1=x3-x2
B.x2-x1<x3-x2C.x2-x1>x3-x2
D.無(wú)法判斷【答案】C【解析】因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),下落的速度越來(lái)越快,則下落相等位移的時(shí)間越來(lái)越短,水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以x2-x1>x3-x2,故C正確.3.如圖所示的兩個(gè)斜面,傾角分別為37°和53°,在頂點(diǎn)兩個(gè)小球以同樣大小的初速度分別向左、向右水平拋出,小球都落在斜面上.若不計(jì)空氣阻力,則A、B兩個(gè)小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為(
)A.1∶1B.4∶3C.16∶9D.9∶16【答案】D【答案】B5.在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡.小方格的邊長(zhǎng)L=2.5cm,若小球在平拋運(yùn)動(dòng)中先后經(jīng)過(guò)的幾個(gè)位置為如圖所示的a、b、c、d四個(gè)點(diǎn),則小球由a到b位置的時(shí)間間隔為_(kāi)_______s,小球平拋的初速度大小v0=________m/s,小球在c點(diǎn)時(shí)的速度大小為_(kāi)_______m/s.(g取10m/s2)【答案】0.05
1
1.6同學(xué)們,通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),你有什么收獲呢?謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心,讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。生活和生產(chǎn)中的拋體運(yùn)動(dòng)理物JY1.知道拋體運(yùn)動(dòng)的概念2.理解豎直方向上的拋體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律3.學(xué)會(huì)將豎直方向上的拋體運(yùn)動(dòng)分解為勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)4.知道斜拋運(yùn)動(dòng)的概念及性質(zhì)5.知道斜拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)導(dǎo)圖1.拋體運(yùn)動(dòng)以一定的______將物體拋出,在________可以忽略的情況下,物體只在____作用下的運(yùn)動(dòng).2.豎直上拋運(yùn)動(dòng)(1)把物體以某一初速度_________拋出,僅在_____作用下的運(yùn)動(dòng).(2)初速度向上,加速度a=____的勻變速直線運(yùn)動(dòng).拋體運(yùn)動(dòng)初速度空氣阻力重力豎直向上重力-g預(yù)習(xí)新知3.一般的拋體運(yùn)動(dòng)物體拋出的速度v0斜向上方或斜向下方時(shí),物體做斜拋運(yùn)動(dòng)(設(shè)v0與水平方向的夾角為θ).(1)水平方向:物體做__________運(yùn)動(dòng),初速度vx=________.(2)豎直方向:物體做豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動(dòng),初速度vy=_______.勻速直線v0cosθv0sinθ4.生活和生產(chǎn)中的拋體運(yùn)動(dòng)(1)噴泉的水珠僅在重力作用下,可以將水珠的運(yùn)動(dòng)視為_(kāi)_____________.(2)水平傳送帶傳送物體,物體從傳送帶上落下的運(yùn)動(dòng)視為_(kāi)___________.豎直上拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)(多選)關(guān)于斜拋運(yùn)動(dòng),忽略空氣阻力.下列說(shuō)法正確的是(
)A.斜拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)B.斜拋運(yùn)動(dòng)的初速度是水平的C.斜拋運(yùn)動(dòng)在最高點(diǎn)速度不為零D.斜拋運(yùn)動(dòng)的加速度是恒定的練一練:【答案】ACD【解析】做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體只受重力作用,加速度為g,水平方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),豎直方向做加速度為重力加速度g的勻變速直線運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn)有水平速度.故A、C、D正確.(1)如圖所示,廣場(chǎng)上噴泉的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)?(2)若噴泉水珠初速度為v0,則噴泉水珠上升的最大高度以及上升到最大高度所用的時(shí)間是多少?(3)若噴泉水珠初速度為v0,則噴泉水珠由最大高度落回原地時(shí)的速度以及落回原地所用的時(shí)間是多少?豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用課堂探究2.處理豎直上拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的兩種思路和方法(1)分步處理:上升過(guò)程是初速度為v0,加速度a=-g,末速度為vt的勻減速直線運(yùn)動(dòng);下降過(guò)程是自由落體運(yùn)動(dòng).(不考慮空氣阻力)(2)整體處理:將全過(guò)程看作是初速度為v0、加速度a=-g的勻變速直線運(yùn)動(dòng),用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行計(jì)算.①通過(guò)同一點(diǎn)的速度大小相等、方向相反.②上升時(shí)間和下降時(shí)間相同,同一段位移用時(shí)也相同.③上升為勻減速到零的過(guò)程,下降為自由落體運(yùn)動(dòng)回到拋出點(diǎn),上升可看作下落的逆過(guò)程.精練1在離地面15m的高處,以10m/s的初速度豎直上拋一小球,求小球落地時(shí)的速度和小球從拋出到落地所用的時(shí)間.(忽略空氣阻力的影響)【答案】20m/s,方向向下3s【答案】C豎直上拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
豎直方向的拋體運(yùn)動(dòng)分為豎直下拋運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng),它們都是直線運(yùn)動(dòng),都只受重力作用,所以加速度都是重力加速度g,都能應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)處理.但豎直上拋運(yùn)動(dòng)和豎直下拋運(yùn)動(dòng)的初速度方向不同,豎直上拋運(yùn)動(dòng)初速度方向向上,與重力加速度方向相反,所以向上做勻減速運(yùn)動(dòng),上升到最高點(diǎn)后做初速度為零的自由落體運(yùn)動(dòng);豎直下拋運(yùn)動(dòng)一直是初速度不為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).總結(jié):如圖所示,是鏈球、鉛球、鐵餅、標(biāo)槍等體育運(yùn)動(dòng).(1)在什么情況下,它們的運(yùn)動(dòng)可以看作是斜拋運(yùn)動(dòng)?(2)它們?cè)谏仙阶罡唿c(diǎn)時(shí),速度、加速度為零嗎?(3)如何分析斜拋運(yùn)動(dòng)?對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)的分析【答案】(1)忽略空氣阻力,沿斜向上方向拋出時(shí)可以看作斜拋運(yùn)動(dòng).(2)速度不為零,有水平方向的速度,加速度一直為g.(3)斜向上拋運(yùn)動(dòng)可以看成是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).探究總結(jié):1.受力特點(diǎn)斜拋運(yùn)動(dòng)是忽略了空氣阻力的理想化運(yùn)動(dòng),因此物體僅受重力,其加速度為重力加速度g.2.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)物體具有與水平方向存在夾角的初速度,僅受重力作用,因此斜拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),其軌跡為拋物線.3.速度變化特點(diǎn)由于斜拋運(yùn)動(dòng)的加速度為定值,因此,在相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化大小相等,方向均豎直向下,故相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化相同,即Δv=gΔt.4.對(duì)稱性特點(diǎn)(1)速度對(duì)稱:相對(duì)于軌道最高點(diǎn)兩側(cè)對(duì)稱的兩點(diǎn)速度大小相等,或水平方向速度相等、豎直方向速度等大反向(如圖所示).(2)時(shí)間對(duì)稱:相對(duì)于軌道最高點(diǎn)兩側(cè)對(duì)稱的曲線,上升時(shí)間等于下降時(shí)間,這是由豎直上拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性決定的.(3)軌跡對(duì)稱:其運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)于過(guò)最高點(diǎn)的豎直線對(duì)稱(如圖所示).精練2有A、B兩小球,B的質(zhì)量為A的兩倍.現(xiàn)將它們以相同速率沿同一方向拋出,不計(jì)空氣阻力.圖中①為A的運(yùn)動(dòng)軌跡,則B的運(yùn)動(dòng)軌跡是(
)A.①
B.②
C.③
D.④【答案】A【解析】由于不計(jì)空氣阻力,因此小球以相同的速率沿相同的方向拋出,在豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向的初速度相同,加速度為重力加速度,水平方向的初速度相同,因此兩小球的運(yùn)動(dòng)情況相同,即B球的運(yùn)動(dòng)軌跡與A球的一樣,A正確.變式2
(2020屆河南洛陽(yáng)名校期中)如圖所示,將一籃球從地面B點(diǎn)斜向上拋出,剛好垂直擊中籃板上A點(diǎn),不計(jì)空氣阻力.若從拋射點(diǎn)B向籃板方向水平移動(dòng)一小段距離,仍使拋出的籃球垂直擊中A點(diǎn),則可行的是(
)A.增大拋射速度v0,同時(shí)減小拋射角θB.增大拋射角θ,同時(shí)減小拋出速度v0C.減小拋射速度v0,同時(shí)減小拋射角θD.增大拋射角θ,同時(shí)增大拋出速度v0【答案】B【解析】把籃球的運(yùn)動(dòng)逆向看作平拋運(yùn)動(dòng),若從拋射點(diǎn)B向籃板方向水平移動(dòng)一小段距離,仍使拋出的籃球垂直擊中A點(diǎn),則需要增大拋射角θ,同時(shí)減小拋出速度v0,B正確.斜拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析技巧1.斜拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題可用運(yùn)動(dòng)的合成與分解進(jìn)行分析,即水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng).2.運(yùn)動(dòng)時(shí)間及射高由豎直分速度決定,射程由水平分速度和拋射角決定.3.由拋出點(diǎn)到最高點(diǎn)的過(guò)程可逆向看作平拋運(yùn)動(dòng)來(lái)分析.總結(jié):精練3中國(guó)的面食文化博大精深,種類繁多,其中“山西刀削面”堪稱天下一絕,傳統(tǒng)的操作手法是一手托面,一手拿刀,直接將面削到開(kāi)水鍋里.如圖所示,小面圈剛被削離時(shí)距開(kāi)水鍋的高度為h,與鍋沿的水平距離為L(zhǎng),鍋的半徑也為L(zhǎng),將削出的小面圈的運(yùn)動(dòng)視為平拋運(yùn)動(dòng),且小面圈都落入鍋中,重力加速度為g,則下列關(guān)于所有小面圈在空中運(yùn)動(dòng)的描述錯(cuò)誤的是(
)平拋運(yùn)動(dòng)在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用A.P、Q落地時(shí)間相同B.P、Q落地時(shí)間差與車輛速度無(wú)關(guān)C.P、Q落地時(shí)間差與車輛速度成正比D.P、Q落地時(shí)間差與車輛速度乘積等于ΔL【答案】BD斜拋運(yùn)動(dòng)的彈道曲線如圖所示,圖中實(shí)線為炮彈實(shí)際飛行的軌跡,這種曲線通常稱為彈道曲線.彈道曲線和理論拋物線是不同的.由于空氣阻力的影響,彈道曲線的升弧和降弧不再對(duì)稱,升弧長(zhǎng)而平伸,降弧短而彎曲.核心素養(yǎng)專練(多選)以相同的初速率、不同的拋射角同時(shí)拋出A、B、C三個(gè)球,這三個(gè)球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,則下列說(shuō)法中正確的是(不考慮空氣阻力)(
)A.A、B、C三個(gè)球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,加速度都相同B.B球的射程最遠(yuǎn),所以最遲落地C.A球的射高最大,所以最遲落地D.B球的拋射角一定為45°【答案】AC【解析】A、B、C三球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受重力作用,故具有相同的加速度g,A正確;斜拋運(yùn)動(dòng)可以分成上升和下落兩個(gè)過(guò)程,下落過(guò)程就是平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋物體在空中的飛行時(shí)間只決定于拋出點(diǎn)的高度,可知A球從拋物線頂點(diǎn)落至地面所需的時(shí)間最長(zhǎng),再由對(duì)稱性可知斜拋物體上升和下落所需的時(shí)間是相等的,所以A球最遲落地,故C正確,B錯(cuò)誤;B球的射程相對(duì)于A、C最遠(yuǎn),但不一定是該初速率對(duì)應(yīng)的最遠(yuǎn)射程,故拋射角不一定為45°,因此D錯(cuò)誤.1.關(guān)于豎直下拋運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(
)A.下落過(guò)程是加速運(yùn)動(dòng),加速度越來(lái)越大B.下落過(guò)程是勻速直線運(yùn)動(dòng)C.在下拋時(shí),由于給物體一定的作用力,所以在下落過(guò)程中的加速度大于重力加速度D.下落過(guò)程中,物體的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)課堂練習(xí)【答案】D【解析】豎直下拋的物體只受重力,故其加速度為g,恒定不變,物體的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A、B、C錯(cuò)誤,D正確.2.蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目.一個(gè)運(yùn)動(dòng)員從離水平網(wǎng)面某一高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦離網(wǎng)面到再次回到網(wǎng)面的時(shí)間為2s.則蹦床運(yùn)動(dòng)員離水平網(wǎng)面的最大高度為(g取10m/s2)(
)A.25m
B.5m
C.10m
D.15m【答案】B3.(2020屆江蘇名校期末)關(guān)于斜拋運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(
)A.斜拋運(yùn)動(dòng)是一種不受任何外力作用的運(yùn)動(dòng)B.斜拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng),它的速度方向不斷改變,不可能是勻變速運(yùn)動(dòng)C.任意兩段時(shí)間內(nèi)的速度大小變化相等D.任意兩段相等時(shí)間內(nèi)的速度變化相等【答案】D【解析】斜拋運(yùn)動(dòng)是指將物體以一定的初速度沿斜上方拋出,物體只在重力作用下運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;做斜拋運(yùn)動(dòng)的物體因?yàn)槌跛俣确较蚺c重力方向不共線,同時(shí)又因?yàn)槲矬w只受重力作用,產(chǎn)生的重力加速度是恒定不變的,所以斜拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;根據(jù)加速度的定義式可得Δv=gΔt,所以在相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化相等,故C錯(cuò)誤,D正確.4.如圖是斜向上拋出物體的軌跡,A、B是軌跡上等高的兩個(gè)點(diǎn).物體經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)不相同的物理量是(
)A.加速度 B.速度C.速度的大小 D.動(dòng)能【答案】B【解析】物體僅受重力作用,故加速度相同,A錯(cuò)誤;物體經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)豎直速度大小相等方向相反,水平速度相等,故B正確,C、D錯(cuò)誤.5.一位田徑運(yùn)動(dòng)員在跳遠(yuǎn)比賽中以10m/s的速度沿與水平面成30°的角度起跳,在落到沙坑之前,他在空中滯留的時(shí)間約為(g取10m/s2)(
)A.0.42s
B.0.83sC.1s
D.1.5s【答案】C同學(xué)們,通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),你有什么收獲呢?謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心,讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。勻速圓周運(yùn)動(dòng)理物JY1、什么圓周運(yùn)動(dòng)?什么勻速圓周運(yùn)動(dòng)?勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)?2、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些?它們是怎么定義的?它的定義式怎樣?單位是什么?學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)導(dǎo)圖質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓或圓弧的一部分的運(yùn)動(dòng)叫做圓周運(yùn)動(dòng)。
仔細(xì)觀察自行車車輪同一輻條上的A、B兩點(diǎn),思考下列問(wèn)題:如何判斷在圓周軌道上A、B兩點(diǎn)哪點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得更快?線速度·BA類比瞬時(shí)速度的定義在一段很短的時(shí)間?t內(nèi),點(diǎn)A轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為?l,則?l/?t反映了點(diǎn)A沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢線速度V1、物理意義:描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。2、定義:質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)Δs和所用時(shí)間Δt的比值叫做線速度。?S線速度v3、大?。?、單位:m/sv
=ΔtΔs5、方向:質(zhì)點(diǎn)在圓周某點(diǎn)的線速度方向沿圓周上該點(diǎn)的
切線方向。Δs是弧長(zhǎng)并非位移當(dāng)Δt很小很小時(shí)(趨近零),弧長(zhǎng)Δs就等于物體的位移,式中的v,就是直線運(yùn)動(dòng)中學(xué)過(guò)的瞬時(shí)速度。線速度v矢量任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等任取兩段相等的時(shí)間tt
做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),其線速度的大小不隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。ABC勻速圓周運(yùn)動(dòng)v可見(jiàn):線速度的方向是在不斷變化。勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)!速率不變是線速度大小不變的運(yùn)動(dòng)!vvo實(shí)質(zhì):是勻速率圓周運(yùn)動(dòng)具有加速度,屬于一種不平衡狀態(tài)·BA當(dāng)自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在同一輻條上的各點(diǎn)雖然線速度不同,但是在相同的時(shí)間力轉(zhuǎn)過(guò)的角度相同在一段很短的時(shí)間?t內(nèi),半徑OA轉(zhuǎn)過(guò)的角度為?θ,則?θ/?t反映了質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢角速度ω?θ1.定義:半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度Δφ與所用Δt的比值。2.意義:描述轉(zhuǎn)過(guò)圓心角的快慢。3.公式:?jiǎn)挝唬簉ad/s4.ω是矢量5.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的圓周運(yùn)動(dòng)。角速度ω角速度:?jiǎn)挝唬簉ad/s讀作:弧度每秒矢量弧度(rad)和度(°)的關(guān)系如何?
360°=(
)rad180°=(π)rad90°=(π)rad可用表示23.周期()——物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間。單位:s4.頻率——1s時(shí)間內(nèi)完成周期運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。單位:Hz描述圓周運(yùn)動(dòng)的快慢單位:r/sr/min5.轉(zhuǎn)速——單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。勻速圓周運(yùn)動(dòng)是周期、頻率和轉(zhuǎn)速都不變的運(yùn)動(dòng)1.2.3.4.若n的單位是r/min:若n的單位是r/s:BA線速度、角速度和周期間的關(guān)系A(chǔ)C(1)同一輪上各點(diǎn)的角速度關(guān)系結(jié)論:同一輪上各點(diǎn)的角速度相同A’C’兩個(gè)重要的推論ABA2)皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)中輪子邊緣上各點(diǎn)的線速度的關(guān)系在皮帶傳動(dòng),鏈條傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的過(guò)程中,皮帶上(鏈條上、齒輪上)各點(diǎn)以及兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等。CBDCD
某同學(xué)以自行車齒輪傳動(dòng)作為探究學(xué)習(xí)的課題。該同學(xué)通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn),自行車的大齒輪和小齒輪通過(guò)鏈條相連,后輪與小齒輪繞共同的軸轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示。測(cè)得大齒輪的半徑為r1、小齒輪的半徑為r2、自行車后輪的半徑為R。若測(cè)得在時(shí)間t內(nèi)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為N。求:(1)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的大小ω(2)自行車后輪線速度的大小v(2)大齒輪與小齒輪通過(guò)鏈條相連,兩齒輪邊緣線速度的大小相等.后輪與小齒輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng),兩者角速度的大小相等,根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系,從而求出后輪線速度的大分析:(1)根據(jù)在時(shí)間t內(nèi)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)N,可以求出大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T,再結(jié)合角速度與周期的關(guān)系,從而求出大齒輪的角速度ω(1)大齒輪的周期,則大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的大小解:小齒輪角速度與后輪角速度的大小相等,則后輪線速度的大小(2)大齒輪和小齒輪邊緣線速度的大小相等,有解得:小齒輪角速度的大小同學(xué)們,通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),你有什么收獲呢?謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心,讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。向心力與向心加速度理物JY1.理解向心力的概念,知道向心力是根據(jù)力的效果命名的2.知道向心力的方向和作用效果3.學(xué)會(huì)探究向心力大小的方法,掌握向心力公式4.了解變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)5.知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的概念、方向和大小6.學(xué)會(huì)根據(jù)牛頓第二定律分析圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題7.學(xué)會(huì)用加速度的定義式推導(dǎo)向心加速度學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)導(dǎo)圖1.定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力總指向______,這個(gè)指向圓心的力叫作__________.2.方向:始終沿半徑的方向指向________.3.效果:只改變____________,向心力是根據(jù)______________命名的.4.來(lái)源:由________或者_(dá)______________提供,還可以由某個(gè)力的分力來(lái)提供.向心力圓心向心力圓心速度的方向力的作用效果某個(gè)力幾個(gè)力的合力預(yù)習(xí)新知【答案】向心力方向指向圓心,不斷變化,不是恒力.是向心力使得物體做圓周運(yùn)動(dòng),而不是做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生向心力.思考:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是恒力嗎?
物體由于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生向心力嗎?1.決定因素:向心力大小由物體質(zhì)量、角速度(或線速度)、軌道半徑三個(gè)因素決定.2.表達(dá)式:(1)F=________;(2)F=__________.向心力的大小mω2r練一練:【答案】C1.定義:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度叫作____________.2.方向:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度總是指向________,與向心力的方向________.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向向心加速度圓心相同【答案】始終互相垂直.思考:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度與線速度的方向有什么關(guān)系?勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小ω2r練一練:【答案】B1.向心力演示器如圖所示,轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1,可使變速塔輪2和塔輪3以及長(zhǎng)槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng).皮帶分別套在塔輪2和塔輪3的不同圓盤上,可使兩個(gè)槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng).實(shí)驗(yàn):探究影響向心力大小的因素課堂探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6的擋板對(duì)小球的壓力提供,球?qū)醢宓姆醋饔昧?,通過(guò)橫臂的杠桿使彈簧測(cè)力套筒7下降,從而露出標(biāo)尺8,標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個(gè)球所受向心力的大?。?.實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)保持ω和r相同,研究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F與質(zhì)量m之間的關(guān)系(如圖甲所示),記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).精練1如圖所示,是用來(lái)研究向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)物體的半徑、質(zhì)量以及角速度之間關(guān)系的向心力演示器.(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)所用的主要研究方法是 (
)A.控制變量法 B.等效代替法C.理想實(shí)驗(yàn)法 D.假設(shè)法(2)觀察圖中兩個(gè)相同的鋼球位置距各自轉(zhuǎn)軸的距離相等,皮帶由此推測(cè)出是在研究向心力的大小F與______的關(guān)系.A.質(zhì)量m B.角速度ωC.半徑r【答案】(1)A
(2)B【解析】(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時(shí),需先控制某些量不變,研究另外兩個(gè)物理量的關(guān)系,該方法為控制變量法,A正確.(2)題圖中兩球的質(zhì)量相同,轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑相同,則研究的是向心力與角速度的關(guān)系,B正確.變式1用如圖所示的裝置可以探究物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力大小與哪些因素有關(guān).(1)圖示情境正在探究的是________A.向心力的大小與半徑的關(guān)系B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系C.向心力的大小與角速度大小的關(guān)系D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系(2)通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)果是________A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比C.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成反比.【答案】(1)D
(2)C【解析】(1)控制半徑,角速度不變,只改變質(zhì)量來(lái)研究向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系,故選D.(2)通過(guò)控制變量法,得到的結(jié)果為在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比,故選C.有一種叫“飛椅”的游樂(lè)項(xiàng)目,示意圖如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的鋼繩一端系著座椅,另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣,轉(zhuǎn)盤可繞穿過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為θ.不計(jì)鋼繩的重力,探究以下問(wèn)題:向心力的理解和來(lái)源(1)將座椅看作質(zhì)點(diǎn),分析座椅受到的力,并正交分解.(2)將拉力F分解后,指出兩個(gè)分力的效果.(3)根據(jù)探究1中得到的向心力公式,并結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)中線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速的關(guān)系,推導(dǎo)向心力的其他表達(dá)式.探究總結(jié):4.向心力的來(lái)源(1)向心力是根據(jù)力的作用效果命名的,凡是產(chǎn)生向心加速度的力,不管屬于哪種性質(zhì),都是向心力,它可以是重力、彈力等各種性質(zhì)的力,也可以是它們的合力,還可以是某個(gè)力的分力.(2)當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合力提供向心力.(3)當(dāng)物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合力指向圓心的分力提供向心力.5.幾個(gè)向心力來(lái)源實(shí)例精練2如圖所示,有一個(gè)水平大圓盤繞過(guò)圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),小強(qiáng)站在距圓心為r處的P點(diǎn)不動(dòng).(1)關(guān)于小強(qiáng)的受力,下列說(shuō)法正確的是(
)A.小強(qiáng)在P點(diǎn)不動(dòng),因此不受摩擦力作用B.小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其重力和支持力充當(dāng)向心力C.小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓盤對(duì)他的摩擦力充當(dāng)向心力D.若使圓盤以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),小強(qiáng)在P點(diǎn)受到的摩擦力不變(2)如果小強(qiáng)隨圓盤一起做變速圓周運(yùn)動(dòng),那么其所受摩擦力是否仍指向圓心?【答案】(1)C
(2)不指向圓心【解析】(1)由于小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),一定需要向心力,該力一定指向圓心方向,而重力和支持力在豎直方向上,它們不能充當(dāng)向心力,因而他會(huì)受到摩擦力作用,且摩擦力充當(dāng)向心力,A、B錯(cuò)誤,C正確;由于小強(qiáng)隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),半徑不變,當(dāng)圓盤角速度變小時(shí),由Fn=mω2r可知所需向心力變小,摩擦力變小,故D錯(cuò)誤.(2)由于小強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)在水平面內(nèi),小強(qiáng)在豎直方向上受力必平衡,當(dāng)小強(qiáng)隨圓盤一起做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合力不再指向圓心,則摩擦力不再指向圓心.變式2如圖所示,小物體A與圓盤保持相對(duì)靜止,隨盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則物體的受力情況是(
)A.受重力、支持力、靜摩擦力和向心力B.受重力、支持力C.重力和支持力是一對(duì)作用力和反作用力D.摩擦力是使物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力【答案】D【解析】因?yàn)槲矬w隨盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),做圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要向心力,這個(gè)向心力是由靜摩擦力提供,物體還受重力和豎直向上的支持力,故A錯(cuò)誤,B錯(cuò)誤,D正確.重力和支持力作用在同一個(gè)物體上,大小相等,方向相反,是一對(duì)平衡力,故C錯(cuò)誤.由前面向心力公式的表達(dá)式和牛頓第二定律,勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度如何表示?自行車的大齒輪、小齒輪、后輪的半徑不一樣,它們的邊緣有三個(gè)點(diǎn)A、B、C,如圖所示.其中哪兩點(diǎn)向心加速度的關(guān)系適用于“向心加速度與半徑成正比”,哪兩點(diǎn)適用于“向心加速度與半徑成反比”?向心加速度和半徑、線速度、角速度、周期的關(guān)系探究總結(jié):2.理解向心加速度的大小變化規(guī)律(1)當(dāng)半徑一定時(shí),向心加速度的大小與角速度的平方成正比,也與線速度的平方成正比,隨周期的減小而增大.(2)當(dāng)角速度一定時(shí),向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成正比.(3)當(dāng)線速度一定時(shí),向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成反比.a(chǎn)n與r的關(guān)系圖像,如圖所示.由an-r圖像可以看出:an與r成正比還是反比,要看ω恒定還是v恒定.精練3如圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置示意圖,輪A和輪B共軸固定在一起組成一個(gè)塔形輪,各輪半徑之比RA∶RB∶RC∶RD=2∶1∶1∶2.則在傳動(dòng)過(guò)程中,輪C邊緣上一點(diǎn)和輪D邊緣上一點(diǎn)的線速度大小之比為_(kāi)_______,角速度之比為_(kāi)_______,向心加速度之比為_(kāi)_______.【答案】2∶1
4∶1
8∶1【答案】4m/s2
24m/s2分析此類問(wèn)題的關(guān)鍵有三點(diǎn):一是同一輪上各點(diǎn)的角速度相等;二是皮帶不打滑時(shí),同一皮帶傳動(dòng)的兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等;三是靈活選擇向心加速度的表達(dá)式.抓住了這三點(diǎn),結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)中各物理量之間的關(guān)系可以很快得出正確答案.1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)線速度大小不變、方向時(shí)刻改變;角速度、周期、頻率都不變;向心加速度和向心力大小都不變,但方向時(shí)刻改變.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題2.解答勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的方法3.常見(jiàn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的力與運(yùn)動(dòng)分析精練4長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線,拴一質(zhì)量為m的小球(小球可視為質(zhì)點(diǎn)),一端固定于O點(diǎn),讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(這種運(yùn)動(dòng)通常稱為圓錐擺運(yùn)動(dòng)),如圖所示.當(dāng)擺線L與豎直方向的夾角是α?xí)r,求:(1)線的拉力F.(2)小球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小.(3)小球運(yùn)動(dòng)的角速度及周期.變式4如圖所示,水平光滑桌面上A、B兩球質(zhì)量分別為m1、m2,用一勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連,一長(zhǎng)為L(zhǎng)1的水平細(xì)線一端與A相連,另一端拴在豎直軸OO′上.當(dāng)A與B均以角速度ω繞OO′做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)2,求:(1)彈簧伸長(zhǎng)量.(2)細(xì)線上的彈力大?。?3)將細(xì)線突然燒斷瞬間,A、B兩球的加速度大?。诵乃仞B(yǎng)專練如圖所示,水平轉(zhuǎn)盤的中心有一個(gè)光滑的小圓孔.質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上,物體A到圓孔的距離為r,物體A通過(guò)輕繩與物體B相連,物體B的質(zhì)量也為m.若物體A與轉(zhuǎn)盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω在什么范圍內(nèi),才能使物體A隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)而不滑動(dòng)?課堂練習(xí)【答案】A【答案】D【解析】物體做變速圓周運(yùn)動(dòng),受到重力與軌道的支持力,因支持力為變力,故二力合力為變力,A、B錯(cuò)誤;物體做變速圓周運(yùn)動(dòng),合力不指向圓心(最低點(diǎn)除外),合力沿半徑方向的分力提供向心力,C錯(cuò)誤,D正確.3.(多選)如圖所示,一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn),將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放,則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng),提供運(yùn)動(dòng)中小球所需的向心力是(
)A.繩的拉力B.重力和繩拉力的合力C.重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力D.繩子拉力和重力沿繩方向的兩分力的合力【答案】CD【解析】如圖所示,對(duì)小球進(jìn)行受力分析,它受重力和繩子拉力的作用,向心力是指向圓心方向的合力.因此,可以說(shuō)向心力是小球所受合力沿繩方向的分力,也可以說(shuō)是各力沿繩方向的分力的合力,故C、D正確.【答案】D5.甲、乙兩個(gè)物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為3∶4,在相同的時(shí)間里甲轉(zhuǎn)過(guò)60圈時(shí),乙轉(zhuǎn)過(guò)45圈,則它們的向心加速度之比為(
)A.3∶4 B.4∶3C.4∶9 D.9∶16【答案】B【答案】AB同學(xué)們,通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí),你有什么收獲呢?謝謝大家愛(ài)心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心,讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。生活中的圓周運(yùn)動(dòng)理物JY1.學(xué)會(huì)根據(jù)火車轉(zhuǎn)彎建立物理模型,分析水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題2.學(xué)會(huì)根據(jù)汽車過(guò)拱橋建立模型,分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題3.知道離心運(yùn)動(dòng),會(huì)分析離心運(yùn)動(dòng)發(fā)生的原因,危害和應(yīng)用4.能分析豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)中繩、桿等模型向心力、彈力以及臨界速度的計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)導(dǎo)圖1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):火車在彎道上運(yùn)動(dòng)時(shí)可看作圓周運(yùn)動(dòng),因而具有____________,由于其質(zhì)量巨大,需要很大的向心力.2.軌道設(shè)計(jì):轉(zhuǎn)彎處外軌略_____(選填“高”或“低”)于內(nèi)軌,火車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力FN的方向是______________,它與重力的合力指向______,為火車轉(zhuǎn)彎提供一部分向心力.3.向心力的來(lái)源:依據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度,適當(dāng)選擇內(nèi)軌和外軌的高度差,使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由______和_______的合力來(lái)提供.火車轉(zhuǎn)彎向心加速度高垂直軌道向上圓心重力支持力預(yù)習(xí)新知【答案】平直地方一樣高,轉(zhuǎn)彎處外高內(nèi)低更安全.思考:鐵路的內(nèi)軌和外軌道做得一樣高,火車才更安全嗎?汽車過(guò)拱形橋mg-FNFN-mg越小越大【答案】壓力要大于車的重力.思考:汽車過(guò)凹形地面底部時(shí),對(duì)地面底部的壓力等于車重嗎?如圖所示,把地球看作一個(gè)巨大的拱形橋,當(dāng)汽車的速度增大時(shí),地面對(duì)它的支持力怎樣變化?汽車有可能飛離地球嗎?【答案】速度增大,支持力減小,速度大到一定程度時(shí),汽車有可能飛離地球.練一練:1.對(duì)航天器,重力充當(dāng)向心力,滿足的關(guān)系為_(kāi)__________.航天器中的失重現(xiàn)象mg-FN完全失重?zé)o壓力【答案】是.思考:繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的航天器中的宇航員及所有物體均處于完全失重狀態(tài)嗎?如圖所示為正在轉(zhuǎn)彎的火車,可認(rèn)為火車轉(zhuǎn)彎時(shí),實(shí)際是在做圓周運(yùn)動(dòng),因而需要向心力,試分析討論以下問(wèn)題.火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題的分析課堂探究(1)如果鐵路彎道的內(nèi)軌和外軌一樣高,火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力由什么力提供?會(huì)導(dǎo)致怎樣的后果?(2)實(shí)際上在鐵路的彎道處外軌略高于內(nèi)軌,試從向心力的來(lái)源分析這樣做的優(yōu)點(diǎn).(3)根據(jù)(1)(2)問(wèn)探究,火車速度為多大時(shí)恰好對(duì)外軌和內(nèi)軌都沒(méi)有側(cè)壓力?【答案】(1)如果鐵路彎道的內(nèi)軌和外軌一樣高,火車在豎直方向所受重力與支持力平衡,其向心力由外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌,使外軌發(fā)生彈性形變,對(duì)輪緣產(chǎn)生的彈力來(lái)提供(如圖甲所示);由于火車的質(zhì)量太大,輪緣與外軌間的相互作用力太大,會(huì)使鐵軌和車輪極易受損,還可能使火車側(cè)翻.探究總結(jié):精練1一段鐵路轉(zhuǎn)彎處,內(nèi)軌和外軌高度差h=10cm,彎道半徑r=625m,軌道斜面長(zhǎng)l=1435mm.求這段彎道的設(shè)計(jì)速度v0是多大?并討論當(dāng)火車速度大于v0時(shí)對(duì)外軌的側(cè)壓力和小于v0時(shí)對(duì)內(nèi)軌的側(cè)壓力.(g取10m/s2)【答案】C總結(jié):
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