2018年高中物理 第五章 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 5.1 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)課件 新人教版必修2.ppt

第五章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),1.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),自我檢測(cè),自主閱讀,一、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的位移1.坐標(biāo)系的選擇:研究物體在同一平面內(nèi)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)選擇平面直角坐標(biāo)系。2.位移的分解:物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),物體相對(duì)于起始點(diǎn)的位移方向不斷變化,在表示物體的位移時(shí),盡量用它在坐標(biāo)軸方向的分矢量來(lái)表示,而分矢量可用該點(diǎn)的坐標(biāo)表示。如圖,物體從O到A發(fā)生的位移可用物體的位置坐標(biāo)(xA,yA)表示。,自我檢測(cè),自主閱讀,二、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度1.速度的方向:質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向沿曲線(xiàn)在這一點(diǎn)的切線(xiàn)方向。2.運(yùn)動(dòng)性質(zhì):做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化,即速度時(shí)刻發(fā)生變化,因此曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。3.速度的描述:可以用相互垂直的兩個(gè)方向的分矢量來(lái)表示。這兩個(gè)分矢量叫分速度。如圖,兩個(gè)分速度vx、vy與速度v的關(guān)系是vx=vcos,vy=vsin。,自我檢測(cè),自主閱讀,三、運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度為vy,玻璃管向右勻速移動(dòng)的速度為vx(如圖所示)。1.蠟塊的位置:從蠟塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻計(jì)時(shí),在時(shí)刻t,蠟塊的位置可以用它的x、y兩個(gè)坐標(biāo)表示x=vxt,y=vyt。,自我檢測(cè),自主閱讀,四、物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線(xiàn)上時(shí),物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。,自我檢測(cè),自主閱讀,1.正誤辨析(1)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),路程一定大于位移的大小。()答案:(2)物體的位移等于它在坐標(biāo)軸方向的分矢量的矢量和。()答案:(3)曲線(xiàn)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)。()答案:(4)物體的速度不斷改變,它一定做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。()解析:物體速度不斷改變,也可能做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。例如勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。答案:(5)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體,速度與合外力不可能在同一條直線(xiàn)上。()答案:(6)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體,加速度的大小有可能是不變的。()答案:,自我檢測(cè),自主閱讀,2.在研究紅蠟塊的運(yùn)動(dòng)時(shí),若水平速度增大,則豎直速度也一定跟著增大嗎?答案:水平速度和豎直速度彼此是獨(dú)立的,水平速度增大時(shí),豎直速度不變。3.有人說(shuō):“物體一定在變力作用下才能做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),受恒力不可能做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。”這種說(shuō)法對(duì)嗎?為什么?答案:不對(duì)。物體是做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)還是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),不是看物體是否受恒力,而是看合外力的方向與速度方向的關(guān)系,只要兩者方向不在同一條直線(xiàn)上,物體就做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與特點(diǎn)問(wèn)題導(dǎo)引以初速度v0拋出一個(gè)物體,物體在空中做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),如圖所示,請(qǐng)思考:(1)物體經(jīng)過(guò)A、B、C、D點(diǎn)時(shí)的速度方向是怎樣的?(2)物體的運(yùn)動(dòng)是一種什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)?要點(diǎn)提示(1)物體經(jīng)過(guò)A、B、C、D點(diǎn)時(shí)的速度方向沿相應(yīng)點(diǎn)的切線(xiàn)方向。(2)因速度方向時(shí)刻在變化,故物體的運(yùn)動(dòng)為變速運(yùn)動(dòng)。,知識(shí)歸納1.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度(1)質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),速度的方向是時(shí)刻改變的,質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)速度的方向與這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在位置處曲線(xiàn)的切線(xiàn)方向一致。(2)物體做曲線(xiàn)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;物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),速度的大小不一定變化。2.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及分類(lèi)(1)性質(zhì)速度是矢量,由于速度方向時(shí)刻在發(fā)生變化,所以曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。(2)分類(lèi),知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,畫(huà)龍點(diǎn)睛曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)動(dòng),如勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例1】下列說(shuō)法正確的是()A.做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體速度方向一定發(fā)生變化B.速度方向發(fā)生變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C.速度變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D.加速度變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)解析:做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化,故A正確;速度方向發(fā)生變化不是判斷物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件,而是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),如物體在彈簧作用下的往返運(yùn)動(dòng),物體速度方向改變,但做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;速度是矢量,速度的變化包括大小和方向的變化,如勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),物體速度大小發(fā)生變化,但不是做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體加速度也可以變化,如變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。答案:A,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,規(guī)律方法1.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),速度方向一定變,但速度大小不一定變。2.曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),一定有加速度,但加速度不一定變(如將物體沿水平方向拋出,其加速度不變),即可以是勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),也可以是變加速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練1(多選)關(guān)于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度,下列說(shuō)法正確的是()A.速度的大小與方向都在時(shí)刻變化B.速度的大小不斷發(fā)生變化,速度的方向不一定發(fā)生變化C.速度的方向不斷發(fā)生變化,速度的大小不一定發(fā)生變化D.質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向是在曲線(xiàn)的這一點(diǎn)的切線(xiàn)方向答案:CD,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示,將圓弧形滑軌放在鋪了一層白紙的平滑桌面上,使其底端與桌面相切,讓小鐵球從圓弧形滑軌滾下以獲得一定的初速度。為便于觀(guān)察,在離開(kāi)滑軌處沿小鐵球運(yùn)動(dòng)方向用刻度尺在白紙上畫(huà)一直線(xiàn)。(1)小球的兩次運(yùn)動(dòng),受到的磁鐵的吸引力方向與小球的速度方向在一條直線(xiàn)上嗎?(2)小球做曲線(xiàn)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?,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,要點(diǎn)提示(1)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的吸引力方向與小球的速度方向在同一直線(xiàn)上;小球做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的吸引力方向與小球的速度方向不在同一直線(xiàn)上。(2)小球做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),受到的吸引力方向指向小球軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)歸納1.物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件(1)動(dòng)力學(xué)條件:合力方向與速度方向不共線(xiàn)是物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的重要條件,這包含三個(gè)層次的內(nèi)容:初速度不為零;合力不為零;合力方向與速度方向不共線(xiàn)。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件:加速度方向與速度方向不在同一直線(xiàn)上。2.無(wú)力不拐彎,拐彎必有力做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體的軌跡與速度方向相切,并向合力方向彎曲,而且處在運(yùn)動(dòng)方向與合力方向構(gòu)成的夾角之間(如圖所示),合力指向曲線(xiàn)的凹側(cè)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,3.合外力與速率變化的關(guān)系(1)合外力方向與速度方向夾角為銳角時(shí),物體做速率越來(lái)越大的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),如圖甲。(2)合外力方向與速度方向夾角為直角時(shí),物體做速率不變的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),如圖乙。(3)合外力方向與速度方向夾角為鈍角時(shí),物體做速率越來(lái)越小的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),如圖丙。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,4.物體的受力與運(yùn)動(dòng)性質(zhì),知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例2】若已知物體運(yùn)動(dòng)的初速度v0的方向及它受到的恒定的合外力F的方向,圖中a、b、c、d表示物體運(yùn)動(dòng)的軌跡,其中正確的是()解析:做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體的軌跡與速度方向相切,并向合力方向彎曲,故選項(xiàng)B正確。答案:B,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,規(guī)律方法如何確定曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡(1)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體,運(yùn)動(dòng)軌跡不斷改變,其改變后的軌跡處在運(yùn)動(dòng)方向與合外力方向構(gòu)成的夾角之間,且偏向合外力所指的一側(cè)。(2)若物體在恒力作用下做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),物體的運(yùn)動(dòng)軌跡越來(lái)越接近力的方向,但不會(huì)與力的方向相同。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練2如圖甲所示,汽車(chē)在一段彎曲水平路面上勻速行駛,關(guān)于它受到的水平方向的作用力方向的示意圖如圖乙所示,可能正確的是(圖中F為地面對(duì)汽車(chē)的靜摩擦力,Ff為汽車(chē)行駛時(shí)所受阻力)(),知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,解析:汽車(chē)行駛時(shí)所受阻力Ff總與該時(shí)刻它的速度方向相反,故選項(xiàng)D不對(duì)。做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體所受合力的方向不僅與其速度方向成一角度,而且總是指向軌跡曲線(xiàn)的內(nèi)側(cè),故選項(xiàng)A、B不對(duì),選項(xiàng)C正確。答案:C,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示,在軍事演習(xí)中,飛機(jī)常常一邊勻加速收攏繩索提升士兵,一邊沿著水平方向勻速飛行,請(qǐng)思考:(1)士兵在水平方向和豎直方向分別做什么運(yùn)動(dòng)?(2)如何判斷士兵做的是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)還是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)?做的是勻變速運(yùn)動(dòng)還是非勻變速運(yùn)動(dòng)?,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,要點(diǎn)提示(1)士兵在水平方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),在豎直方向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。(2)士兵受的合力沿豎直方向,與其合速度不在一條直線(xiàn)上,所以做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。因其加速度恒定,故其運(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)歸納對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的理解(1)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等時(shí)性:合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間一定相等,即同時(shí)開(kāi)始、同時(shí)進(jìn)行、同時(shí)停止。獨(dú)立性:分運(yùn)動(dòng)各自獨(dú)立進(jìn)行,互不影響。等效性:合運(yùn)動(dòng)與各分運(yùn)動(dòng)的總運(yùn)動(dòng)效果可以相互替代。也就是說(shuō),合運(yùn)動(dòng)的位移x合、速度v合、加速度a合分別等于對(duì)應(yīng)各分運(yùn)動(dòng)的位移x分、速度v分、加速度a分的矢量和。(2)運(yùn)動(dòng)的合成與分解應(yīng)遵循平行四邊形定則。畫(huà)龍點(diǎn)睛我們觀(guān)察到的物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng),一般根據(jù)運(yùn)動(dòng)效果將合運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,典例剖析【例3】現(xiàn)在自然災(zāi)害日益嚴(yán)重,在救災(zāi)過(guò)程中有時(shí)不得不出動(dòng)軍用直升機(jī)為被困災(zāi)民空投物資。直升機(jī)空投物資時(shí),可以停留在空中不動(dòng),設(shè)投出的物資離開(kāi)飛機(jī)后由于降落傘的作用在空中能勻速下落,無(wú)風(fēng)時(shí)落地速度為5m/s。若飛機(jī)停留在離地面100m高處空投物資,由于在水平方向上受風(fēng)的作用,使降落傘和物資獲得1m/s的水平向東的速度。求:(1)物資在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。(2)物資落地時(shí)速度的大小。(3)物資在下落過(guò)程中水平方向移動(dòng)的距離。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,規(guī)律方法運(yùn)動(dòng)分解的應(yīng)用應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的分解,可以將曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。解題步驟如下:(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)的效果確定運(yùn)動(dòng)的分解方向;(2)根據(jù)平行四邊形定則,畫(huà)出運(yùn)動(dòng)分解圖;(3)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析分運(yùn)動(dòng),應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)確定分矢量與合矢量的關(guān)系。,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,變式訓(xùn)練3豎直放置的兩端封閉的玻璃管中注滿(mǎn)清水,內(nèi)有一個(gè)蠟塊能在水中以0.1m/s的速度勻速上浮。在蠟塊從玻璃管的下端勻速上浮的同時(shí),使玻璃管沿水平方向勻速向右運(yùn)動(dòng),測(cè)得蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向與水平方向成30,如圖所示。若玻璃管的長(zhǎng)度為1.0m,在蠟塊從底端上升到頂端的過(guò)程中,玻璃管水平方向的移動(dòng)速度和水平運(yùn)動(dòng)的距離為()A.0.1m/s,1.73mB.0.173m/s,1.0mC.0.173m/s,1.73mD.0.1m/s,1.0m,知識(shí)點(diǎn)一,知識(shí)點(diǎn)二,知識(shí)點(diǎn)三,答案:C,1,2,3,4,1.(多選)物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),其加速度()A.一定不等于零B.可能不變C.一定改變D.一定不變解析:物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的條件是其合力方向與速度方向不在一條直線(xiàn)上,故合力肯定不為零,其加速度必定不為零,A對(duì)。合力可能是恒力,也可能是變力,B對(duì),C、D錯(cuò)。答案:AB,1,2,3,4,2.一質(zhì)點(diǎn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng),它的軌跡由上到下(如圖曲線(xiàn)),關(guān)于質(zhì)點(diǎn)通過(guò)軌跡中某點(diǎn)時(shí)的速度v的方向和加速度a的方向,下圖可能正確的是()解析:質(zhì)點(diǎn)的速度方向應(yīng)沿軌跡的切線(xiàn)方向,加速度方向即合力方向應(yīng)指向軌跡彎曲的凹側(cè),選項(xiàng)B正確。答案:B,1,2,3,4,3.一個(gè)物體在F1、F2、F3等幾個(gè)恒力共同作用下,做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),若突然撤去F1后,則物體()A.可能做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B.不可能繼續(xù)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C.必然沿F1的方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D.必然沿F1的反方向做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)解析:原來(lái)物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度方向與F1的方向關(guān)系不明確,可能相同、相反或不在同一直線(xiàn)上。因此,撤去F1后物體所受合外力的方向與速度v的方向關(guān)系不確定,所以A選項(xiàng)正確。答案:A,1,2,3,4,4.如圖所示,跳傘員在降落傘打開(kāi)一段時(shí)間以后,在空中做勻速運(yùn)動(dòng)。若跳傘員在無(wú)風(fēng)時(shí)豎直勻速下落,著地速度大小是4.0m/s。當(dāng)有正東方向吹來(lái)的風(fēng),受此影響,跳傘員在水平方向速度大小是3.0m/s,則跳傘員著地時(shí)的速度()A.大小為5.0m/s,方向偏西B.大小為5.0m/s,方向偏東C.大小為7.0m/s,方向偏西D.大小為7.0m/s,方向偏東答案:A,