2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章拋體運動第1節(jié)曲線運動學(xué)案粵教版必修第二冊

PAGEPAGE7第一節(jié)曲線運動學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.[物理觀念]知道曲線運動是變速運動，速度的方向沿軌跡的切線方向。2.[科學(xué)思維]理解物體做曲線運動的條件，會運用其分析解決簡潔的物理問題。3.[科學(xué)探究]通過試驗歸納做曲線運動的條件。一、相識曲線運動曲線運動定義：物體的運動軌跡是曲線的運動稱為曲線運動。二、物體做曲線運動的速度方向1．曲線運動的速度方向在曲線運動中，質(zhì)點在某一位置的速度方向與曲線在這一點的切線方向一樣。2．曲線運動的性質(zhì)只要速度的方向發(fā)生變更，速度矢量就發(fā)生變更，即具有加速度，故曲線運動是一種變速運動。三、物體做曲線運動的條件當(dāng)物體所受合外力的方向與它的速度方向不在同始終線上時，物體做曲線運動。1．思索推斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)做曲線運動的物體，其速度是時刻變更的。 (√)(2)物體做曲線運動，合外力肯定是變更的。 (×)(3)當(dāng)物體的加速度方向與速度方向不在一條直線上時，物體就做曲線運動。 (√)(4)做曲線運動的物體，其加速度時刻變更。 (×)2．(多選)對于做曲線運動的物體，下列說法正確的是()A．其運動的位移大小等于其路程B．其位移的大小有可能等于其路程C．其位移的大小肯定小于其路程D．其位移的方向仍是由初位置指向末位置CD[做曲線運動的物體的路程肯定大于位移的大小，故A、B錯誤，C正確；位移的方向始終是由初位置指向末位置，D正確。]3．某質(zhì)點在一段時間內(nèi)做曲線運動，則在此段時間內(nèi)()A．速度可以不變，加速度肯定在不斷變更B．速度可以不變，加速度也可以不變C．速度肯定在不斷變更，加速度也肯定在不斷變更D．速度肯定在不斷變更，加速度可以不變D[做曲線運動的物體速度肯定在不斷變更，而加速度可以不變，也可以不斷變更，故選D。]曲線運動的速度特點以初速度v0拋出一個物體，物體在空中做曲線運動，如圖所示，探究下列問題：物體經(jīng)過A、B、C、D點時的速度方向是怎樣的？提示：沿軌跡各點處的切線方向。1．曲線運動的速度(1)曲線運動中物體在某時刻(或某位置)的速度方向，就是運動軌跡曲線上這一點的切線方向。(2)速度是矢量，既有大小，又有方向。物體做曲線運動時，速度大小可能變更、可能不變更，速度方向肯定變更。2．曲線運動的分類(1)勻變速曲線運動：加速度恒定的曲線運動，即物體在恒力作用下的曲線運動。(2)變加速曲線運動：加速度不斷變更的曲線運動，即物體在變力作用下的曲線運動?！纠?】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動狀況，以下說法正確的是()A．仍舊沿著賽車行駛的彎道運動B．沿著與彎道垂直的方向飛出C．沿著脫離時輪子前進的方向做直線運動，離開彎道D．上述狀況都有可能C[賽車沿彎道行駛，任一時刻賽車上任何一點的速度方向都是賽車運動的曲線軌跡上對應(yīng)點的切線方向。被甩出的后輪的速度方向就是甩出點軌跡的切線方向。選項C正確。]曲線運動中推斷某點速度方向的步驟1．找出物體運動軌跡的方向。2．確定該點的切線方向。3．畫出帶箭頭的切線，箭頭指向為該點的速度方向。eq\o([跟進訓(xùn)練])1．一質(zhì)點從a點運動到d點的軌跡如圖所示，速度方向圖示正確的位置是()A．d點 B．c點C．b點 D．a(chǎn)點C[做曲線運動的物體的速度方向沿軌跡的切線方向，故速度方向圖示正確的位置是b點，故C正確。]物體做曲線運動的條件小球在光滑桌面上沿直線運動。分析小球在光滑桌面上的運動狀況和受力狀況與從桌子邊緣離開后的有何不同？提示：小球在桌面所受合外力為零，做勻速直線運動。小球離開桌面后，所受重力方向與速度方向不在同始終線上，做曲線運動。1．物體做曲線運動時速度方向肯定變更，肯定有加速度，由牛頓其次定律可知，物體所受合外力肯定不為零，且由于加速度與合外力同方向，所以物體所受合外力的方向與速度方向不在同一條直線上。因此物體做曲線運動的條件還可表述為：物體的加速度方向與它的運動方向不在一條直線上。2．只要物體所受合外力(或加速度)方向與速度方向不在一條直線上，物體肯定做曲線運動。物體所受合外力(或加速度)可能變更，也可能恒定，因此做曲線運動的物體可能做勻變速運動，也可能做非勻變速運動。3．把加速度沿速度和垂直于速度的兩個方向分解，也就是把合外力沿這兩個方向分解，如圖甲、乙所示。甲乙在甲圖中加速度a1與速度v的方向相同，使速度v增大；加速度a2與速度v方向垂直，使v的方向變更。在乙圖中加速度a1與速度v的方向相反，使速度v減??；加速度a2與速度v方向垂直，使v的方向變更。當(dāng)a1＝0，a2垂直于速度v時，速度大小不變，方向變更，則物體做速度大小不變的曲線運動。物體所受合外力不為零時，若合外力方向與速度方向夾角為θ，由以上分析，可以得出如下結(jié)論：θ角的大小運動性質(zhì)力的作用效果θ＝0°加速直線運動只變更速度的大小，不變更速度的方向θ＝180°減速直線運動0°<θ<90°速度變大的曲線運動既變更速度的大小，又變更速度的方向90°<θ<180°速度變小的曲線運動θ＝90°速度大小不變的曲線運動只變更速度的方向，不變更速度的大小4.物體受到的合外力方向總指向曲線的凹側(cè)設(shè)質(zhì)點按圖所示方式做曲線運動，t1時刻在A點，t2時刻運動到B點，經(jīng)驗的時間為Δt＝t2－t1，分別用v1、v2表示A、B兩點的速度，將v2平移到A點，依據(jù)平行四邊形定則作矢量圖，速度變更的方向如圖中Δv所示，則質(zhì)點從A到B的平均加速度eq\x\to(a)＝eq\f(Δv,Δt)，因為加速度的方向與速度變更量Δv方向相同，所以加速度方向總是指向曲線彎曲的一側(cè)(凹側(cè))。當(dāng)Δt足夠小，趨近于零時，平均加速度eq\x\to(a)就無限接近質(zhì)點在A點的瞬時加速度，它的方向與足夠小的Δv方向相同，指向曲線的凹側(cè)。由牛頓其次定律可知，質(zhì)點受到的合外力的方向與加速度方向相同，總指向曲線的凹側(cè)。【例2】曲線運動是自然界更為普遍的運動形式，下面關(guān)于曲線運動的一些說法中，正確的是()A．物體只要受到變力的作用，就會做曲線運動B．物體在方向不變的外力作用下肯定會做直線運動C．物體在與速度方向不共線的外力作用下肯定會做曲線運動D．物體在大小不變的外力作用下必做勻變速曲線運動思路點撥：(1)物體做曲線運動的條件是合外力與速度方向不在一條直線上。(2)物體是否做勻變速運動只與合外力是否恒定有關(guān)。C[若力與初速度方向不在一條直線上，物體做曲線運動，A、B錯。物體在與速度方向不共線的外力作用下肯定會做曲線運動，C對。做勻變速曲線運動的物體受力恒定不變，而不光是受力大小不變，D錯。]物體做曲線運動時，關(guān)于受力(加速度)的“肯定”與“不肯定”1．“肯定”：物體受到的合外力(加速度)肯定不為零。物體所受合外力(加速度)的方向與其速度方向肯定不在同一條直線上。2．“不肯定”：物體受到的合外力(加速度)不肯定變更，即物體受到的合外力可以是恒力，也可以是變力。eq\o([跟進訓(xùn)練])訓(xùn)練角度1曲線運動條件的理解2．(多選)關(guān)于物體做曲線運動的條件，下列說法中正確的是()A．物體受變力作用才可能做曲線運動B．物體受恒力作用也可能做曲線運動C．物體所受合外力為零不行能做曲線運動D．物體只要受到合外力作用就肯定做曲線運動BC[物體做曲線運動的條件是合外力方向與速度方向不在同始終線上，與合力是變力還是恒力無關(guān)，A錯誤，B正確；若物體所受合外力為零，則物體靜止或做勻速直線運動，C正確；物體做勻變速直線運動時，肯定受到合外力作用，D錯誤。]訓(xùn)練角度2曲線運動的受力與軌跡分析3．質(zhì)點在一平面內(nèi)沿曲線由P運動到Q，假如用v、a、F分別表示質(zhì)點運動過程中的速度、加速度和受到的合外力，下列圖像可能正確的是()D[做曲線運動的物體，其速度方向就是曲線上那一點的切線方向，曲線運動的軌跡向合外力的方向彎曲，而合外力的方向就是加速度的方向，故只有D項正確。]1．物理觀念：曲線運動及其速度方向。2．科學(xué)思維：曲線運動的受力分析及運動分析。3．科學(xué)探究：探究曲線運動的條件。1.如圖所示的曲線為某同學(xué)拋出的鉛球的運動軌跡(鉛球視為質(zhì)點)，A、B、C為曲線上的三點，關(guān)于鉛球在B點的速度方向，下列說法正確的是()A．為AB的方向 B．為BD的方向C．為BC的方向 D．為BE的方向B[物體做曲線運動的速度方向為運動軌跡上經(jīng)過該點的切線方向，如題圖中鉛球?qū)嶋H沿ABC方向運動，故它在B點的速度方向應(yīng)為切線BD的方向，B正確。]2．(多選)下列說法正確的是()A．做曲線運動的物體速度方向肯定發(fā)生變更B．速度方向發(fā)生變更的運動肯定是曲線運動C．速度變更的運動肯定是曲線運動D．做曲線運動的物體肯定有加速度AD[任何曲線運動的速度方向都時刻變更，肯定有加速度，故A、D正確。速度方向變更、速度變更的運動不肯定是曲線運動，如豎直上拋運動，速度發(fā)生變更，在最高點速度方向發(fā)生變更，而軌跡為直線，故B、C錯誤。]3．翻滾過山車是游樂園里的一種消遣設(shè)施。如圖所示，翻滾過山車(可看成質(zhì)點)從高處沖下，過M點時速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)依次經(jīng)過A、B、C三點，下列說法中正確的是()A．過A點時的速度方向沿AB方向B．過B點時的速度方向沿水平方向向左C．過A、C兩點時的速度方向相同D．圓形軌道上與M點速度方向相同的點在AB段上B[翻滾過山車經(jīng)過A、B、C三點時的速度方向如圖所示。由圖推斷出選項B正確，選項A、C錯誤。作M點速度方向的平行線且與圓相切于N點，則過山車過N點時速度方向與M點速度方向相同，選項D錯誤。]4．在冰球競賽中，冰球以速度v1在水平冰面上向右運動。運動員沿冰面垂直v1的方向上快速擊打冰球，冰球馬上獲得沿擊打方向的分速度v2，不計冰面摩擦和空氣阻力，圖中的虛線能正確反映冰球被擊打后的運動路徑的是()ABCDB[不計冰面摩擦和空氣阻力，擊打后冰球所受合外力為零，冰球沿合速度方向做勻速直線運動。]5．一物體由靜止起先下落一小段時間后，突然受一恒定水平風(fēng)力影響，但著地前一小段時間風(fēng)突然停止，則其運動軌跡的狀況可能是圖中的()C[起先下落一小