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- 2021-05-27 发布
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物体做曲线运动的条件及轨迹分析
一、 考点突破:
知识点
考纲要求
题型
说明
物体做曲线运动的条件;根据轨迹判断受力
1. 熟练掌握物体做曲线运动的条件;
2. 会根据受力判断轨迹形状或根据轨迹判断受力的大致方向
选择题、计算题
属于高频考点,高考从物体做曲线运动的条件入手,结合运动轨迹进行考查
二、重难点提示:
重点:掌握物体做曲线运动的条件及曲线运动的动力学特征。
难点:根据受力确定轨迹或根据轨迹确定受力。
1. 曲线运动的特点
(1)速度方向:质点在某点的速度,沿曲线上该点的切线方向。
(2)运动性质:做曲线运动的物体,速度的方向时刻改变,所以曲线运动一定是变速运动,即必然具有加速度。
2. 曲线运动的条件
(1)从动力学角度看:物体所受的合外力方向跟它的速度方向不在同一条直线上。
(2)从运动学角度看:物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一条直线上。
3. 物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合外力方向指向轨迹的“凹”侧,如图所示。
3
4. 曲线运动的物体速度方向逐渐向合外力方向靠近但永远不能相同。
5. 速率变化情况判断
(1)当合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率增大;
(2)当合外力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率减小;
(3)当合外力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变。
:变速运动一定是曲线运动吗?曲线运动一定是变速运动吗?曲线运动一定不是匀变速运动吗?
例题1 质量为m的物体,在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F1、F2不变,仅将F3的方向改变90°(大小不变)后,物体可能做( )
A. 加速度大小为的匀变速直线运动
B. 加速度大小为的匀变速直线运动
C. 加速度大小为的匀变速曲线运动
D. 匀速直线运动
思路分析:物体在F1、F2、F3三个共点力作用下做匀速直线运动,必有F3与F1、F2的合力等大反向,当F3大小不变,方向改变90°时,F1、F2的合力大小仍为F3,方向与改变方向后的F3夹角为90°,故F合=F3,加速度a==,若初速度方向与F合方向共线,则物体做匀变速直线运动;若初速度方向与F合方向不共线,则物体做匀变速曲线运动,综上所述本题选B、C。
答案:BC
例题2 光滑平面上一运动质点以速度v通过原点O,v与x轴正方向成α角(如图),与此同时对质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy,则( )
A. 因为有Fx,质点一定做曲线运动
B. 如果Fy>Fx,质点向y轴一侧做曲线运动
3
C. 质点不可能做直线运动
D. 如果Fx>Fycot α,质点向x轴一侧做曲线运动
思路分析:若Fy=Fxtan α,则Fx和Fy的合力F与v在同一直线上,此时质点做直线运动;若Fx>Fycot α,则Fx、Fy的合力F与x轴正方向的夹角β<α,则质点向x轴一侧做曲线运动,故正确选项为D。
答案:D
【方法提炼】
1. 合外力或加速度指向轨迹的“凹”(内)侧。
2. 曲线的轨迹不会出现急折,只能平滑变化,且与速度方向相切。
满分训练:如图所示为一个做匀变速曲线运动质点的轨迹示意图,已知在B点的速度与加速度相互垂直,且质点的运动方向是从A到E,则下列说法中正确的是 ( )
A. D点的速率比C点的速率大
B. A点的加速度与速度的夹角小于90°
C. A点的加速度比D点的加速度大
D. 从A到D加速度与速度的夹角先增大后减小
思路分析:质点做匀变速曲线运动,合力的大小与方向均不变,加速度不变,故C错误;由B点速度与加速度相互垂直可知,合力方向与B点切线垂直且向下,故质点由C到D过程,合力做正功,速率增大,A正确;A点的加速度方向与过A的切线方向即速度方向的夹角大于90°,B错误;从A到D加速度与速度的夹角一直变小,D错误。
答案:A
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