高中物理第一章抛体运动1曲线运动课件教科版-46张 46页

第一章　抛 体 运 动 1. 曲 线 运 动　 一、曲线运动 1. 定义 : 运动轨迹是 _____ 的运动。 2. 速度方向 : 质点在做曲线运动时 , 在某一位置的速度 方向就是曲线在这一点的 _____ 方向。 3. 特点 : 曲线运动的速度方向时刻在变化 , 所以曲线运 动是一种 _____ 运动。 曲线 切线 变速 二、曲线运动的条件 1. 从动力学角度看 : 当物体所受合外力的方向与它的速 度方向 _________________ 时 , 物体做曲线运动。 2. 从运动学角度看 : 物体的加速度方向与它的速度方向 _________________ 时 , 物体做曲线运动。 不在同一条直线上 不在同一条直线上 一　物体做曲线运动的条件 1. 物体做曲线运动时 , 关于受力 ( 加速度 ) 的“一定”与“不一定” : (1)“ 一定” : 物体受到的合外力 ( 加速度 ) 一定不为零。物体所受合外力 ( 加速度 ) 的方向与其速度方向一定不在同一条直线上。 (2)“ 不一定” : 物体受到的合外力 ( 加速度 ) 不一定变化 , 即物体受到的合外力可以是恒力 , 也可以是变力。 2. 物体做曲线运动时 , 合外力与运动轨迹和运动速率变化的关系 : (1) 合外力与运动轨迹的关系 : 物体运动时其轨迹总偏向合外力所指的一侧 , 或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧。 (2) 合外力与速率变化的关系。 ①合外力方向与速度方向夹角为锐角时 , 物体做速率越来越大的曲线运动。 ②合外力方向与速度方向夹角为直角时 , 物体做速率不变的曲线运动。 ③合外力方向与速度方向夹角为钝角时 , 物体做速率越来越小的曲线运动。 【 思考 · 讨论 】 分析垒球的运动方向与合力方向是否共线 ? ( 科学思维 ) 提示 : 不共线 【 典例示范 】 (2019· 德阳高一检测 ) 一物体以速度 v 运动 , 到达位置 A 开始受到向前但偏右 ( 观察者沿物体的运动方向看 , 下同 ) 的合力 , 到达 B 时 , 合力改成与前进方向相同 , 到达 C 时 , 合力又突然改成向前但偏左 , 最终到达 D 。以下四图表示物体全程的运动轨迹 , 正确的是 ( 　　 ) 【 解析 】 选 A 。从位置 A 开始 , 它受到向前但偏右 ( 观察者沿着物体前进方向看 , 下同 ) 的合力 , 运动的轨迹位于 F 与 v 之间 , 故 C 错误。到达 B 时 , 这个合力的方向突然变得与前进方向相同 , 所以受力的方向与速度的方向相同 , 故 B 错误。到达 C 时 , 又突然改为向前但偏左的力 , 物体的轨迹向下发生偏转 , 该偏转的过程中是逐步发生偏转 , 不能发生突变 , 故 D 错误。故只有 A 正确。故选 A 。 【 规律方法 】 分析曲线运动方向的技巧 (1) 若具有一定初速度的物体在恒力作用下做曲线运动 , 物体的末速度会越来越接近力的方向 , 但不会与力的方向相同。 (2) 做曲线运动物体的轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间。 【 定向训练 】 1.“ 嫦娥四号”卫星于 2018 年 12 月 8 日发射升空 , 如图所示 ,“ 嫦娥四号”卫星沿曲线轨道 MN 运动 , 从 M 点到 N 点的飞行过程中 , 速度逐渐增大。在此过程中“嫦娥四号”卫星所受合力的方向可能是 ( 　　 ) 【 解析 】 选 A 。“嫦娥四号”探月卫星从 M 点运动到 N, 做曲线运动 , 必有力提供向心力 , 向心力指向凹侧 ;“ 嫦娥四号”探月卫星同时在加速 , 所以沿切线方向有与速度方向相同的合力 ; 故向心力和切线合力与速度方向的夹角要小于 90°, 故 B 、 C 、 D 错误 ,A 正确。 2.( 多选 ) 如图所示 , 物体在恒力 F 作用下沿曲线从 A 运动到 B, 这时突然使它受的力反向 , 大小不变 , 即由 F 变为 -F, 在此力的作用下 , 物体以后的运动情况 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 物体不可能沿曲线 BQ 运动 B. 物体不可能沿直线 BO 运动 C. 物体不可能沿曲线 BP 运动 D. 物体不可能沿原曲线由 B 返回 A 运动 【 解析 】 选 A 、 B 、 D 。物体受力方向与速度方向不在一条直线上时 , 物体将做曲线运动 , 力的方向是指向轨迹弯曲一侧的 ,AB 曲线向下弯曲 , 说明力 F 沿某一方向指向 AB 弯曲一侧。如果物体从 B 点开始不受力的作用将从 B 点开始沿 BO 方向做匀速直线运动 ; 若力 F 反向 , 曲线要向上弯曲 , 物体可能沿 BP 运动 ; 如果物体受力不变才可能沿 BQ 运动。故物体只能沿 BP 运动。 【 补偿训练 】 1. 做匀变速曲线运动的物体 , 随着时间的延续 , 其加速度与速度方向的夹角 ( 　　 ) A. 可能增大 B. 一定减小 C. 一定增大 D. 无法判断变化的情况 【 解析 】 选 B 。曲线运动的轨迹向合力方向偏转 , 即合力与速度方向的夹角逐渐减小 , 但不会变为零。根据牛顿第二定律 , 加速度与速度方向的夹角也逐渐减小 , 故 B 对。 2. 如图所示 , 小鸟沿图中虚线向上加速飞行 , 空气对其作用力可能是 ( 　　 ) A.F 1 B.F 2 C.F 3 D.F 4 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【 解析 】 选 D 。根据做加速曲线运动的条件可知 , 小鸟所受重力与空气对其作用力的合力方向只能沿着斜向左上方 , 因此只有 F 4 可能正确 , 选项 D 正确。 二　曲线运动的性质 1. 曲线运动的速度 : (1) 速度方向 : 曲线运动中质点在某一时刻 ( 或某一位置 ) 的速度方向 , 就是质点从该时刻 ( 或该点 ) 脱离曲线后自由运动的方向 , 也就是曲线上这一点的切线方向。 (2) 关于速度的“一定”与“不一定”。 ①“一定” : 物体做曲线运动时 , 运动方向不断变化 , 即速度方向一定变化。 ②“不一定” : 物体做曲线运动时 , 速度的大小不一定变化。 2. 曲线运动与直线运动的比较 : 　　 内容 项目 直线运动 曲线运动 匀速直 线运动 匀加速 直线 运动 匀减速 直线 运动 速度 方向 运动 方向 运动 方向 运动 方向 曲线上各点的切线方向 速度 改变 情况 不变 大小 改变 大小 改变 方向改变 , 大小可能变、可能不变 　　内容 项目 直线运动 曲线运动 匀速直 线运动 匀加速 直线 运动 匀减速 直线 运动 运动 性质 匀速 运动 匀变速 运动 匀变速 运动 变速 运动 运动 条件 F 合 =0(a=0) F 合 (a) 方向与 v 0 相同 F 合 (a) 方向与 v 0 相反 F 合 (a) 方向与 v 0 方向不在同一直线上 【 思考 · 讨论 】 当摩天轮匀速转动时 , 乘客的速度是否发生变化 ? ( 科学思维 ) 提示 : 乘客做匀速曲线运动 , 速度大小不变 , 方向不断发生变化 , 故速度一定发生变化。 【 典例示范 】 (2019· 凉山高一检测 ) 关于曲线运动 , 以下说法中正确的是 C. 做曲线运动的物体的速度方向不一定在曲线的切线方向上 D. 做曲线运动的物体受到的合力可能为零 【 解析 】 选 A 。做曲线运动物体的速度方向在不断改变 , 是变速运动 , 但变速运动不一定就是曲线运动 , 如匀变速直线运动 , 故 A 正确 ,B 错误 ; 做曲线运动的物体的速度方向一定在曲线的切线方向上 , 故 C 错误 ; 曲线运动既然是变速运动 , 则加速度不为零 , 则根据牛顿第二定律可知做曲线运动的物体合外力就一定不为零 , 故 D 错误。 【 规律方法 】 曲线运动性质的应用技巧 (1) 曲线运动一定是变速运动 : 由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化 , 不管速度大小是否改变 , 因其矢量性 , 物体的速度在时刻变化 , 即曲线运动一定是变速运动。 (2) 曲线运动不一定是变加速运动 : 曲线运动是否为匀变速运动取决于物体所受合外力的情况。合外力为恒力 , 物体做匀变速曲线运动 ; 合外力为变力 , 物体做变加速曲线运动。 【 定向训练 】 1. 一个物体在 F 1 、 F 2 、 F 3 等几个力的共同作用下 , 做匀速直线运动。若突然撤去力 F 2 , 则物体 ( 　　 ) A. 可能做曲线运动 B. 不可能继续做直线运动 C. 必然沿 F 2 的方向做直线运动 D. 必然沿 F 2 的反方向做匀加速直线运动 【 解析 】 选 A 。物体做匀速直线运动的速度方向与 F 2 的方向关系不明确 , 可能是相同、相反或不在同一条直线上。因此 , 撤去 F 2 后物体所受合外力的方向与速度 v 的方向关系不确定。所以选项 A 是正确的。 2. 如图所示的曲线为某同学抛出的铅球的运动轨迹 ( 铅球视为质点 ),A 、 B 、 C 为曲线上的三点 , 关于铅球在 B 点的速度方向 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 为 AB 的方向　　　　　　　　 B. 为 BD 的方向 C. 为 BC 的方向 D. 为 BE 的方向 【 解析 】 选 B 。物体做曲线运动的速度方向为运动轨迹上经过该点的切线方向 , 题图中铅球实际沿 ABC 运动 , 故它在 B 点的速度方向应为切线 BD 的方向 ,B 正确。 【 补偿训练 】 ( 多选 ) 物体受到几个恒力的作用而处于平衡状态 , 若再对物体施加一个恒力 , 则物体可能 ( 　　 ) A. 静止或做匀速直线运动　　　　 B. 做匀变速直线运动 C. 做变加速曲线运动 D. 做匀变速曲线运动 【 解析 】 选 B 、 D 。物体处于平衡状态 , 则原来几个力的合力一定为零 , 现受到另一个恒力作用 , 物体一定做匀变速运动 , 故选项 A 、 C 错误。若物体原来静止 , 则现在一定做匀加速直线运动 ; 若物体原来做匀速直线运动 , 且速度与恒力的方向共线 , 则现在做匀变速直线运动 , 故选项 B 正确。若速度与恒力的方向不在同一直线上 , 则物体做匀变速曲线运动 ,D 正确。 【 拓展例题 】 考查内容 : 运动轨迹与受力方向的关系 【 典例 】 ( 多选 ) 在光滑水平面上有一质量为 2 kg 的物体 , 受几个共点力作用做匀速直线运动。现突然将与速度反方向的 2 N 的力水平旋转 90°, 则关于物体运动情况的叙述正确的是 ( 　　 ) A. 物体做速度大小不变的曲线运动 B. 物体做加速度为 m/s 2 的匀变速曲线运动 C. 物体做速度越来越大的曲线运动 D. 物体做非匀变速曲线运动 , 其速度越来越大 【 解析 】 选 B 、 C 。物体原来所受合 外力为零 , 当将与速度反方向的 2 N 的力水平旋转 90° 后其受力如图所 示 ,F x =F y =2 N, 其中 F 是 F x 、 F y 的合力 , 即 F=2 N, 且大 小、方向都不变 , 是恒力 , 那么物体的加速度为 a= m/s 2 = m/s 2 恒定。又因为 F 与 v 夹角 θ< 90°, 所以物体做速度越来越大、加速度恒为 m/s 2 的匀变速曲线运动。故 B 、 C 正确。 【 课堂回眸 】