高中物理5-1曲線運(yùn)動(dòng)54張

情景切入 在自然界和技術(shù)中，曲線運(yùn)動(dòng)隨處可見，如斜向噴出的水(圖1)，在彎曲公路上奔馳的汽車(圖2)，游樂場(chǎng)的過山車(圖3)等等，它們的運(yùn)動(dòng)都是曲線運(yùn)動(dòng)那么曲線運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律？我們?nèi)绾蝸硌芯壳€運(yùn)動(dòng)？這一章我們就來探究這些問題,知識(shí)導(dǎo)航 本章以曲線運(yùn)動(dòng)的兩種特殊情況平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)為例，研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件和規(guī)律 本章所研究的運(yùn)動(dòng)形式不同于前面的直線運(yùn)動(dòng)，但研究的方法仍與前面一致，即根據(jù)牛頓第二定律研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系所以本章知識(shí)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線運(yùn)動(dòng)形式下的具體應(yīng)用學(xué)好本章的概念和規(guī)律，將加深對(duì)速度、加速度及其關(guān)系的理解，加深對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解提高應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析和解決實(shí)際問題的能力,本章內(nèi)容可劃分為三個(gè)單元： 第一單元：(第1節(jié))講述了曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 第二單元：(第2、3節(jié))闡述了平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律 第三單元：(第47節(jié))學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的描述方法和基本規(guī)律及勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用實(shí)例 分析和解決實(shí)際問題是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn),學(xué)法指導(dǎo) 1對(duì)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，要從力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因的角度來理解，物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向時(shí)刻在變化，不管速率是否變化，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定在變化，所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體必有加速度，所以受合外力肯定不為零 2掌握用平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)解決一些題目的方法，關(guān)鍵是將平拋物體的運(yùn)動(dòng)正確分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)來分析，而分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性是聯(lián)系分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的橋梁,任何做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，如果在兩個(gè)互相垂直的方向上一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則該物體所做的運(yùn)動(dòng)就類似平拋運(yùn)動(dòng)解類似平拋問題的方法和解平拋問題的方法相同 3做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受外力的合力，沿徑向的分力(指向圓心)是改變速度方向，產(chǎn)生向心加速度的原因；沿切線方向的分力是改變速度大小，產(chǎn)生線加速度的原因，如果切線方向上分力為零，外力的合力始終指向圓心且大小不變，物體就做勻速圓周運(yùn)動(dòng).,在雨天，我們可以通過旋轉(zhuǎn)雨傘的方法來甩掉雨傘上的水滴，雨傘慢轉(zhuǎn)時(shí)，水滴飛不出去；雨傘轉(zhuǎn)動(dòng)快到一定程度，水滴就會(huì)沿著傘的邊緣飛出，如圖所示，你能判斷出傘是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的嗎？,1曲線運(yùn)動(dòng)的位移 (1)建立坐標(biāo)系：在研究做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的位移時(shí)，應(yīng)選擇_ (2)描述法：對(duì)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其位移應(yīng)盡量用坐標(biāo)軸方向的_來表示 2曲線運(yùn)動(dòng)的速度 曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是在曲線上某點(diǎn)的_方向，是時(shí)刻_的，具有加速度，因此曲線運(yùn)動(dòng)一定是_運(yùn)動(dòng)，但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng),3運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例 在用玻璃管和紅蠟塊觀察物體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)中，若蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度設(shè)為vy，玻璃管向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度設(shè)為vx，從蠟塊開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻計(jì)時(shí)于是，在時(shí)刻t，蠟塊的位置坐標(biāo)是：x_；y_；蠟塊的速度大小v_. 4物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 如圖所示，桌面上沿直線運(yùn)動(dòng)的鋼球在磁鐵的吸引力作用下做_，這說明物體受力的方向與速度方向_時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線的運(yùn)動(dòng)叫曲線運(yùn)動(dòng)如月球圍繞地球的運(yùn)動(dòng)(如圖)，水平拋出的小球等,研究曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)通常建立平面直角坐標(biāo)系(如圖),當(dāng)物體由O運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，可以用A點(diǎn)的坐標(biāo)xA、yA來表示位移矢量l.,(1)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(或該點(diǎn))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)速度是一個(gè)矢量，既有大小，又有方向，假如在運(yùn)動(dòng)過程中只有速度大小的變化，而物體的速度方向不變，則物體只能做直線運(yùn)動(dòng)因此，若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，表明物體的速度方向發(fā)生了變化,特別提醒： 因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)在曲線運(yùn)動(dòng)中的速度方向時(shí)刻在改變所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)但是，變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng),(2011·江蘇鹽城中學(xué)高一檢測(cè))如圖所示為物體沿曲線從E運(yùn)動(dòng)到F，則物體經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度方向沿( ) APa方向 BPb方向 CPc方向 DPd方向 答案：C,1.實(shí)驗(yàn)探究：蠟塊的運(yùn)動(dòng) (1)實(shí)驗(yàn)條件：當(dāng)蠟塊在豎直玻璃管內(nèi)向上勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，讓玻璃管向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則蠟塊就參與了豎直方向、水平方向的兩個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng),(2)蠟塊的位置：以蠟塊的初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右和豎直向上的方向分別為x、y軸的 正方向建立坐標(biāo)系，如圖所示位置P可以用它的x、y兩個(gè)坐標(biāo)表示 xvxt， yvyt.,2合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng) (1)物理學(xué)上把類似蠟塊在傾斜方向上的實(shí)際運(yùn)動(dòng)叫合運(yùn)動(dòng)，而把其余具有某一方向效果的運(yùn)動(dòng)稱為分運(yùn)動(dòng)，如蠟塊豎直方向上和水平方向上的運(yùn)動(dòng) (2)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的特征 運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性：一個(gè)物體同時(shí)參與兩個(gè)(或多個(gè))運(yùn)動(dòng)，其中的任一個(gè)運(yùn)動(dòng)不會(huì)因有另外的分運(yùn)動(dòng)的存在而有所改變 運(yùn)動(dòng)的同時(shí)性：各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)總是同時(shí)開始，同時(shí)結(jié)束，經(jīng)歷的時(shí)間一定相等,運(yùn)動(dòng)的等效性：各分運(yùn)動(dòng)的疊加與合運(yùn)動(dòng)有相同的效果 (3)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 如果某物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，那么這物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就叫做那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做這個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)已知分運(yùn)動(dòng)情況求合運(yùn)動(dòng)情況叫運(yùn)動(dòng)的合成，已知合運(yùn)動(dòng)情況求分運(yùn)動(dòng)情況叫運(yùn)動(dòng)的分解 運(yùn)動(dòng)合成與分解的運(yùn)算法則：運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述物體運(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，所以它們都遵循矢量的合成與分解法則,(2009·廣東高考)船在靜水中的航速為v1，水流的速度為v2.為使船行駛到河正對(duì)岸的碼頭，則v1相對(duì)v2的方向應(yīng)為( ),答案：C 解析：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí)，可知要使船垂直到達(dá)對(duì)岸，即要船的合速度指向?qū)Π陡鶕?jù)平行四邊行定則，C正確.,(1)當(dāng)物體所受的合力方向跟它的速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng) (2)當(dāng)物體受恒力作用做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)當(dāng)物體受變力作用做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，為非勻變速曲線運(yùn)動(dòng) (3)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)的軌跡始終處在合外力與速度方向的夾角之中，并且合外力F的方向一定指向軌跡的凹側(cè),特別提醒： 根據(jù)牛頓第二定律，物體的加速度方向與其合外力方向一致因此物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件還可以表述為：物體的加速度方向與它的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上,(2011·襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中聯(lián)考)在做探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件實(shí)驗(yàn)時(shí)，得出下列結(jié)論，正確的是( ) A物體在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng) B物體在變力作用下不可能做直線運(yùn)動(dòng) C只有力與運(yùn)動(dòng)方向垂直才可能做曲線運(yùn)動(dòng) D只要合力與運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上將做曲線運(yùn)動(dòng) 答案：D,(2011·保定一中高一檢測(cè))關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的速度，下列說法正確的是( ) 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)的速度方向是沿曲線上該點(diǎn)的切線方向,解析：物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的方向沿曲線的切線方向，而曲線上不同點(diǎn)的切線方向是不同的，所以速度的方向是不斷發(fā)生變化的；如果沒有沿切線方向的合力作用，速度的大小是不會(huì)發(fā)生變化的 答案：CD 點(diǎn)評(píng)：曲線運(yùn)動(dòng)中的速度的方向取決于物體所在處的切線方向，切線方向不同時(shí)，速度方向也就不同；速度的大小是否發(fā)生變化，取決于有沒有沿切線方向的合力作用,在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，關(guān)于脫離了的后輪的運(yùn)動(dòng)情況以下說法正確的是( ) A仍然沿著汽車行駛的彎道運(yùn)動(dòng) B沿著與彎道垂直的方向飛出 C沿著脫離時(shí)輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng)，離開彎道 D上述情況都有可能 答案：C,解析：由于車輪原隨賽車做曲線運(yùn)動(dòng)，脫離賽車時(shí)車輪的速度方向?yàn)閺澋赖那芯€方向，由此可知C正確.,(2010·江蘇物理)如圖所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中始終保持懸線豎直，則橡皮運(yùn)動(dòng)的速度( ) A大小和方向均不變 B大小不變，方向改變 C大小改變，方向不變 D大小和方向均改變,解析：設(shè)鉛筆的速度為v，如圖所示橡皮的速度分解成水平方向的v1和豎直方向的v2.因該過程中懸線始終豎直，故橡皮水平方向的速度與鉛筆移動(dòng)速度相同，即v1v.因鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右移動(dòng)，故懸線豎直方向長(zhǎng)度減小的速度大小與鉛筆移動(dòng)速度的大小相等，則橡皮豎直方向速度的大小也與鉛筆移動(dòng)速度的大小相等，即v2v.又因v1、v2的大小、方向都不變，故合速度(即橡皮運(yùn)動(dòng)的速度)大小、方向都不變，選項(xiàng)A正確,答案：A 點(diǎn)評(píng)：本題考查了運(yùn)動(dòng)的分解，主要考查學(xué)生的理解能力和推理能力,(2011·福建師大附中高一檢測(cè))如圖甲所示，在長(zhǎng)約80cm100cm一端封閉的玻璃管中注滿清水，水中放一個(gè)用紅蠟做成的小圓柱體(小圓柱體恰能在水中勻速上浮)，將玻璃管的開口端用膠塞塞緊然后將玻璃管豎直倒置，在紅蠟塊勻速上浮的同時(shí)使玻璃管緊貼黑板面水平向右勻加速移動(dòng)，在正對(duì)黑板面將看到紅蠟塊相對(duì)于黑板面的移動(dòng)軌跡可能是下圖中的( ) 答案：C,如圖所示，拋出的石子做拋體運(yùn)動(dòng)，試在圖中畫出石子沿這條曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)在A、B、C、D各點(diǎn)的速度方向和所受力的示意圖,解析：圖中虛線即是該拋體運(yùn)動(dòng)的軌跡，由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度沿曲線的切線方向，則可作出各點(diǎn)的速度方向，而各點(diǎn)所受重力始終是豎直向下的，則可作出各點(diǎn)所受重力方向如圖所示,點(diǎn)評(píng)：由圖所示，該拋體運(yùn)動(dòng)之所以做曲線運(yùn)動(dòng)，是由于物體的速度方向始終和物體所受的重力有一夾角，重力此時(shí)不僅改變石子速度的大小，而且改變速度的方向,鏈球運(yùn)動(dòng)員用鏈子拉著鐵球做速度逐漸增大的曲線運(yùn)動(dòng)，在此過程中，運(yùn)動(dòng)員的手和鏈球的運(yùn)動(dòng)軌跡都可以近似為圓，關(guān)于手和球的位置關(guān)系，下面四幅圖中正確的是( ),答案：A 解析：鏈球做速率增大的曲線運(yùn)動(dòng)，因此合力沿切線方向的分量與速度方向相同，拉力應(yīng)與速度成銳角，并且鏈球運(yùn)動(dòng)半徑大于手的運(yùn)動(dòng)半徑，故選項(xiàng)A正確.,一些極速運(yùn)動(dòng)比賽項(xiàng)目中，如摩托車比賽、冰上速滑比賽(如圖所示)運(yùn)動(dòng)員在轉(zhuǎn)彎時(shí)，身體都要傾斜，注意觀察一下運(yùn)動(dòng)員身體向哪側(cè)傾斜？他們?yōu)楹芜@樣做？,解析：運(yùn)動(dòng)員的身體向彎道彎曲的方向傾斜，這是由于運(yùn)動(dòng)員在水平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員必定受到一個(gè)水平方向且指向彎道內(nèi)側(cè)的外力當(dāng)運(yùn)動(dòng)員向彎道內(nèi)側(cè)傾斜時(shí)，就有一個(gè)向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，所以運(yùn)動(dòng)員就受到一個(gè)地面的靜摩擦力，方向指向彎道的內(nèi)側(cè)，在這個(gè)力的作用下，運(yùn)動(dòng)方向不斷發(fā)生變化,飛機(jī)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于突發(fā)性災(zāi)難的救援工作下圖中顯示了交通部上海海上救助飛行隊(duì)將一名在海上身受重傷、生命垂危的漁民接到岸上的情景為了達(dá)到最快速的救援效果，如圖所示，飛機(jī)常常一邊勻速收攏繩提升傷員，一邊沿著水平方向勻速飛向岸邊,(1)從運(yùn)動(dòng)合成的觀點(diǎn)來看，在此情景中傷員同時(shí)參與了哪兩個(gè)運(yùn)動(dòng)？ (2)傷員的哪個(gè)運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)運(yùn)動(dòng)是分運(yùn)動(dòng)？ (3)如果已知飛機(jī)勻速飛行的速度為v1，收攏纜繩的速度保持為v2，那么傷員的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的？,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,