高中物理 1.1 曲線運(yùn)動(dòng)課件 教科版必修2.ppt

1曲線運(yùn)動(dòng) 1 了解曲線運(yùn)動(dòng) 知道物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)速度的方向 2 通過實(shí)驗(yàn)理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 并能用于分析曲線運(yùn)動(dòng)的一些實(shí)例 一 曲線運(yùn)動(dòng)的特性 曲線運(yùn)動(dòng)的概念運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)叫做曲線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向質(zhì)點(diǎn)在做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 在某一位置的速度方向就是曲線在這一點(diǎn)的 切線方向 曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在 所以曲線運(yùn)動(dòng)是一種 二 曲線運(yùn)動(dòng)的條件當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體所受的方向跟它的方向不在同一直線上時(shí) 物體就做曲線運(yùn)動(dòng) 變化 變速運(yùn)動(dòng) 合外力 速度 一 曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 軌跡是一條曲線 曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向 1 質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn) 或某一時(shí)刻 的速度方向沿曲線在該點(diǎn)的切線方向 2 曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻改變 速度是描述運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要的物理量 它既有大小 又有方向 如果物體在運(yùn)動(dòng)過程中只有速度大小的改變 而速度方向不變 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時(shí)刻變化 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是變速運(yùn)動(dòng) 1 無論物體做怎樣的曲線運(yùn)動(dòng) 由于軌跡上各點(diǎn)的切線方向不同 物體的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化 因此 曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng) 2 曲線運(yùn)動(dòng)是否為勻變速運(yùn)動(dòng)決定于物體是否受到恒力作用 如拋體運(yùn)動(dòng)中 由于物體只受重力作用 其加速度不變 故物體做勻變速運(yùn)動(dòng) 這與物體的運(yùn)動(dòng)軌跡無關(guān) 二 對物體做曲線運(yùn)動(dòng)條件的理解 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 1 物體受到的合外力方向與其運(yùn)動(dòng)方向不共線時(shí) 物體做曲線運(yùn)動(dòng) 2 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)時(shí) 其加速度方向與它的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上 3 若物體的合外力 或加速度 方向與它的運(yùn)動(dòng)方向在一條直線上 物體就做直線運(yùn)動(dòng) 直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的區(qū)別 曲線運(yùn)動(dòng)物體的合力f 速度v及軌跡的關(guān)系如圖1 1 1所示 曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡與速度方向相切 且彎向合力f所指的一側(cè) 夾在速度方向和合力f的方向之間 圖1 1 1 典例1 下列說法正確的是 a 物體在恒力作用下可能做曲線運(yùn)動(dòng)b 物體在變力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng)c 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 其速度方向與加速度的方向不在同一直線上d 物體在變力作用下有可能做曲線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 解析物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是 物體所受合外力的方向與它的速度方向不在同一條直線上 這里合外力并未限定是變力還是恒力 物體可以受一個(gè)力 也可以受多個(gè)力 合力可以是恒力 也可以是變力 所以a d正確 b錯(cuò)誤 據(jù)牛頓第二定律可知 加速度方向與合外力方向一致 故可判斷c也正確 故選a c d 答案acd 借題發(fā)揮 1 在判斷一個(gè)物體是否做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 應(yīng)首先分析物體的受力 確定其合力的方向與速度方向是否在一條直線上 若是則做直線運(yùn)動(dòng) 否則做曲線運(yùn)動(dòng) 2 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度大小如何變化決定于所受外力的方向與速度方向的夾角 若夾角為銳角 速度變大 若夾角為鈍角 速度變小 變式1 關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng) 下列說法中正確的是 a 物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí) 它所受到的合力一定不為零b 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 有可能處于平衡狀態(tài)c 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 速度方向一定時(shí)刻改變d 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 受到的合外力的方向有可能與速度方向在一條直線上 解析由牛頓第一定律可知 若物體所受合外力為零 則它將保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài) 不可能做曲線運(yùn)動(dòng) 故a正確 物體所受合外力不為零 則加速度不為零 是非平衡狀態(tài) 故b錯(cuò) 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 在曲線上某位置的速度方向 就是該位置曲線的切線方向 曲線上各個(gè)點(diǎn)的切線方向均不相同 故c正確 由做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知 d不正確 答案ac 典例2 如圖1 1 2所示 物體在恒力f作用下沿曲線從a運(yùn)動(dòng)到b 這時(shí)突然使它所受的力方向反向而大小不變 即由f變?yōu)?f 在此力作用下 關(guān)于物體以后的運(yùn)動(dòng)情況 下列說法正確的是 a 物體不可能沿曲線ba運(yùn)動(dòng)b 物體不可能沿直線bb運(yùn)動(dòng)c 物體不可能沿曲線bc運(yùn)動(dòng)d 物體不可能沿原曲線由b返回a 運(yùn)動(dòng)軌跡與力的方向間的關(guān)系的應(yīng)用 圖1 1 2 解析物體從a點(diǎn)向b點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng) 所受合外力可能的方向不可能與過b點(diǎn)的切線bb平行 那么當(dāng)力f突然反向時(shí) 物體受的力也不可能與bb直線平行 所以物體不可能沿過b點(diǎn)的切線bb做直線運(yùn)動(dòng) b選項(xiàng)正確 物體仍做曲線運(yùn)動(dòng) 由于合力方向的變化 必然導(dǎo)致曲線彎曲的方向與原來相反 因此 物體在所受的力反向后沿曲線bc運(yùn)動(dòng)是可能的 c選項(xiàng)不正確 a d選項(xiàng)正確 答案abd 變式2 質(zhì)點(diǎn)在一平面內(nèi)沿曲線由p運(yùn)動(dòng)到q 如果用v a f分別表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中的速度 加速度和受到的合外力 下列各圖中所標(biāo)方向可能正確的是 解析做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向?yàn)榍€上該點(diǎn)的切線方向 f與v方向不在一條直線上 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體加速度方向總是指向曲線的內(nèi)側(cè) 故選項(xiàng)d正確 答案d 足球賽場上如何踢出 香蕉球 自從貝利1966年在倫敦世界杯賽中踢出了第一個(gè) 美麗的弧線 后 香蕉球 便成為越來越多大牌球星們的基本功和拿手戲 被譽(yù)為 萬人迷 和 英格蘭圓月彎刀 的貝克漢姆一次次用最優(yōu)雅的 貝氏弧線 博得世界的喝彩 金左腳 卡洛斯的 炮打雙燈 為足球史留下了一段佳話 而 綠茵拿破侖 普拉蒂尼踢出的 香蕉球 橫向飄移量竟達(dá)5米之多 使他成為當(dāng)下無人挑戰(zhàn)的 任意球王 如圖1 1 3所示 圖1 1 3 香蕉球 為什么會(huì)在飛行中拐彎 它蘊(yùn)含了什么力學(xué)原理 讓我們先看看附圖 圖中的線代表的是空氣流動(dòng)的情形 圖1 1 4甲代表足球在沒有旋轉(zhuǎn)下水平運(yùn)動(dòng)的情形 當(dāng)足球向前運(yùn)動(dòng) 空氣就相對于足球向后運(yùn)動(dòng) 圖1 1 4乙代表足球只有旋轉(zhuǎn)而沒有水平運(yùn)動(dòng)的情形 當(dāng)足球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 四周的空氣會(huì)被足球帶動(dòng) 形成旋風(fēng)式的流動(dòng) 圖1 1 4丙代表水平運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)兩種運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在的情形 也即是 香蕉波 的情形 圖1 1 4 這時(shí)候 足球右面空氣流動(dòng)的速度較左面大 根據(jù)流體力學(xué)的伯努利方程 常數(shù) 流體速度較大的地方氣壓會(huì)較低 因此足球右面的氣壓較左面低 產(chǎn)生了一個(gè)向右的力 結(jié)果足球一面向前走 一面承受一個(gè)把它推向右的力 造成了彎曲球 原來我們在日常生活中也經(jīng)常應(yīng)用這個(gè)原理使物體在流體中的運(yùn)動(dòng)方向改變 例如飛機(jī)和帆船的運(yùn)作都是基于這個(gè)原理 典例3 如圖1 1 5所示 小鋼球m以初速v0在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)后 受到磁極的側(cè)向作用力而做圖示的曲線運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn) 從圖中可知磁極的位置及極性可能是 a 磁極在a位置 極性一定是n極b 磁極在b位置 極性一定是s極c 磁極在c位置 極性一定是n極d 磁極在b位置 極性無法確定 圖1 1 5 解析鋼球受磁極的吸引力而做曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)方向只會(huì)向吸引力的方向偏轉(zhuǎn) 因而磁極位置只可能在b點(diǎn)而不可能在圖中的a點(diǎn)或c點(diǎn) 又磁極的n極或s極對鋼球都有吸引力 故極性無法確定 答案d 曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件1 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 在運(yùn)動(dòng)過程中 一定變化的物理量是 a 速率b 速度c 加速度d 合外力 解析做曲線運(yùn)動(dòng)的物體 其速度沿切線方向 由于曲線上各點(diǎn)切線方向不同 故物體做曲線運(yùn)動(dòng)的過程中速度的方向一定變化 但速度的大小即速率不一定變化 由于速度是一矢量 方向變了 速度即變了 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力與速度不共線 但合外力可以是恒力 加速度可以恒定 綜上所述b項(xiàng)對 a c d錯(cuò) 答案b 運(yùn)動(dòng)軌跡與力的方向間的關(guān)系的應(yīng)用2 從高處斜向下拋出的物體在各個(gè)時(shí)刻的速度 加速度方向如圖1 1 6所示 其中正確的是 a 圖 a b 圖 b c 圖 c d 圖 d 圖1 1 6 解析物體在飛行過程中只受重力 方向豎直向下 所以加速度的方向豎直向下 b d 圖錯(cuò) 在曲線運(yùn)動(dòng)中 速度的方向時(shí)刻改變 而圖 a 中速度的方向保持不變 a 圖錯(cuò) 圖 c 中速度和加速度的方向都正確 應(yīng)選圖 c 答案c 3 一個(gè)物體以初速度v0從a點(diǎn)開始在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng) 一個(gè)水平力作用在物體上 物體的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1 1 7中的實(shí)線所示 b為軌跡上的一點(diǎn) 虛線是經(jīng)過a b兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線 虛線和實(shí)線將水平面分成五個(gè)區(qū)域 則關(guān)于施力物體的位置 下列各種說法中正確的是 圖1 1 7 a 如果這個(gè)力是引力 則施力物體一定在 區(qū)域中b 如果這個(gè)力是引力 則施力物體可能在 區(qū)域中c 如果這個(gè)力是斥力 則施力物體一定在 區(qū)域中d 如果這個(gè)力是斥力 則施力物體可能在 區(qū)域中 解析物體做曲線運(yùn)