高中物理(新人教必修二)5.1《曲線運(yùn)動(dòng)》課件1

1、第五章曲線運(yùn)動(dòng)1曲線運(yùn)動(dòng)1什么是曲線運(yùn)動(dòng)？2曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向的判斷速度方向？3曲線運(yùn)動(dòng)的條件？1運(yùn)動(dòng)軌跡是_的運(yùn)動(dòng)，稱為曲線運(yùn)動(dòng)在曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)(或某一時(shí)刻)的速度方向就是曲線在這一點(diǎn)的_方向曲線運(yùn)動(dòng)中速度方向是時(shí)刻改變的，所以曲線運(yùn)動(dòng)是一種_運(yùn)動(dòng)曲線切線變速2曲線運(yùn)動(dòng)的位移：如圖 511 所示，做曲線運(yùn)動(dòng)的物l體從 O 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 A 點(diǎn)，它的位移是_圖 5113質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的路程總是_位移的大小；受到的合外力和速度一定不為_ ，合外力方向指向_大于零曲線內(nèi)側(cè)分運(yùn)動(dòng)4分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)：一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，參與的這幾個(gè)運(yùn)動(dòng)都屬于_，而物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng)(1)同一條直

2、線上的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合成：同向相_，反向相_結(jié)合抵消平行四邊形定則(2)不在同一條直線上的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成時(shí)，遵循_5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( B )A速率C合外力B速度D加速度解析：曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可能不變，所以速率可能不變，A 錯(cuò)誤；而速度的方向一定隨時(shí)改變，所以速度一定改變，B正確；曲線運(yùn)動(dòng)可能是勻變速運(yùn)動(dòng)，所以合外力可能不變，由牛頓第二定律知，加速度也可能不變，C、D 錯(cuò)誤6(雙選)關(guān)于運(yùn)動(dòng)的合成與分解，下列說法正確的是(A由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)，合運(yùn)動(dòng)不是唯一確定的)B由合運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，可以有不同的分解方法C物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能將這個(gè)運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)分

3、運(yùn)動(dòng)D任何形式的運(yùn)動(dòng)，都可以用幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)來代替解析：如果分運(yùn)動(dòng)確定了，合運(yùn)動(dòng)也是唯一確定的，A 錯(cuò)誤；合運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果分解或正交分解，B 正確；任何形式的運(yùn)動(dòng)，可以用兩個(gè)或兩個(gè)以上的分運(yùn)動(dòng)來代替，只要分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)效果一致就可以了，C錯(cuò)誤、D 正確BD知識(shí)點(diǎn)1曲線運(yùn)動(dòng)及其速度方向生活中大部分的運(yùn)動(dòng)都是曲線運(yùn)動(dòng)，如圖512 甲中絢麗的曲線就是汽車行駛時(shí)，其車燈在相機(jī)里經(jīng)過長時(shí)間曝光留下的“路徑”那么曲線運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)呢？圖512討論：曲線小于(1)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡是_，其位移大小始終_路程(2)圖乙中雨點(diǎn)沿雨傘邊緣的_方向飛出，圖丙中泥漿沿車輪邊緣的_方向飛出

4、切線切線(3)根據(jù)牛頓第一定律，雨點(diǎn)離開雨傘后，泥漿離開車輪后，不再受到力的作用，由于_會(huì)保持脫離曲線時(shí)的速度做_運(yùn)動(dòng)慣性勻速直線(4)質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向是時(shí)刻改變的，任一時(shí)刻(或任一位置)的瞬時(shí)速度方向與這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在位置處的曲線切線方向一致，并指向質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)在某點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，就是質(zhì)點(diǎn)從該點(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_方向切線1曲線運(yùn)動(dòng)：(1)定義：運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)(2)位移：由物體運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)指向到達(dá)位置的有向線段位移的大小總小于物體運(yùn)動(dòng)的路程2曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向：(1)運(yùn)動(dòng)方向：質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度方向，就是曲線在這一

5、點(diǎn)的切線方向(2)理解：切線方向和物體的運(yùn)動(dòng)趨向(軌跡的延伸方向)相對(duì)應(yīng)如圖 513 所示圖 513做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向(即軌跡上各點(diǎn)的切線方向)時(shí)刻都在變化，故曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體一定具有加速度，即做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力一定不為零，若合外力恒定則為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)3曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：(1)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，但不一定是勻變速運(yùn)動(dòng)(2)曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小不一定變化，但速度方向一定變化(3)曲線運(yùn)動(dòng)一定具有加速度，一定受到合外力的作用(4)變速運(yùn)動(dòng)可能是直線運(yùn)動(dòng)，也可能是曲線運(yùn)動(dòng)；加速度恒定的勻變速運(yùn)動(dòng)也可能是曲線運(yùn)動(dòng)【例1】(雙選)一質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)，則

6、在這段時(shí)間內(nèi)()A速度方向一定在不斷地改變，加速度可以為零B速度方向一定在不斷地改變，加速度不可以為零C速度大小可以不變，加速度可以為零D速度大小可以不變，加速度不可以為零解析：由于物體做曲線運(yùn)動(dòng)，則速度方向一定變化，也就是速度一定發(fā)生變化，但速度的大小不一定發(fā)生變化，故物體必有加速度，由此可知 B、D 正確答案：BD【觸類旁通】1(雙選)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CDB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)的速度方向就是軌跡上該點(diǎn)的切線方向解析：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的大小可

7、以不發(fā)生變化，但速度的方向一定會(huì)發(fā)生變化，故 A、B 錯(cuò)誤，C 正確；質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向就是軌跡上該點(diǎn)的切線方向，D 正確知識(shí)點(diǎn)2速度的合成與分解如圖514 所示為某戰(zhàn)斗機(jī)飛行時(shí)投彈的情景顯然投出的彈頭的運(yùn)動(dòng)看起來是直線運(yùn)動(dòng)，這其實(shí)是彈頭在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)如圖 515 所示，是個(gè)耍猴雜技，猴子沿直桿由A 向B勻速向上爬，向上爬行的速度為0.3 m/s，同時(shí)人用頭頂著直桿水平勻速移動(dòng)，移動(dòng)的速度為0.4 m/s，已知在 10 s 內(nèi)，猴子由A 運(yùn)動(dòng)到 B，而人由甲位置運(yùn)動(dòng)到了乙位置圖 514圖 515討論：分水平豎直(1)一個(gè)物體的合運(yùn)動(dòng)，即實(shí)際運(yùn)動(dòng)可以分解為幾個(gè)_運(yùn)動(dòng)來描述(2) 猴子的

8、實(shí)際運(yùn)動(dòng)可以分解成與人勻速移動(dòng)一樣的_方向的分運(yùn)動(dòng)和沿桿勻速爬行的_方向的分運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)互相垂直(3)猴子在水平方向上的位移，與人在水平方向上的位移相同，是_，而豎直方向的位移為_，從圖 515 中看，這兩個(gè)位移所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線剛好就是猴子的實(shí)際總位移，為_4 m3 m5 m(4)猴子在水平方向的速度與人在水平方向的速度都一樣，為 0.4 m/s，而在豎直方向的速度為 0.3 m/s，從圖 515 中看，這兩個(gè)速度所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線剛好就是猴子的實(shí)際總速度，為_0.5 m/s(5)猴子運(yùn)動(dòng)的分位移、分速度的合成都遵從矢量的合成法則，即_定則平行四邊形1合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)：如

9、果物體同時(shí)參與了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)，那么物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)稱為合運(yùn)動(dòng)，參與的運(yùn)動(dòng)稱為分運(yùn)動(dòng)2合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：(1)獨(dú)立性：分運(yùn)動(dòng)之間互不相干，互不影響(2)等時(shí)性：各個(gè)分運(yùn)動(dòng)及其合運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生，同時(shí)結(jié)束(3)等效性：各個(gè)分運(yùn)動(dòng)疊加起來的效果與合運(yùn)動(dòng)相同，合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系，同一運(yùn)動(dòng)中不能重復(fù)考慮(4)同一性：合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)必須是同一物體，相對(duì)同一個(gè)參考系來描述3運(yùn)動(dòng)的合成與分解：已知分運(yùn)動(dòng)求合運(yùn)動(dòng)，叫做運(yùn)動(dòng)的合成；已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)，叫做運(yùn)動(dòng)的分解(1)運(yùn)動(dòng)的分解是運(yùn)動(dòng)的合成的逆過程(2)分解方法：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果分解或正交分解4運(yùn)算法則：運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指位移、速度、加速度矢量的合

10、成與分解，必須按實(shí)際情況進(jìn)行，遵從平行四邊形定則(1)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)在同一直線上時(shí)，同向相結(jié)合，反向相抵消(2)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)不在同一直線上時(shí)，按照平行四邊形定則或三角形法則進(jìn)行合成5運(yùn)動(dòng)分解的原則：(1)等效性原則：兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的效果與合運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果，完全等效，可以互相替代(2)符合實(shí)際的原則：根據(jù)分運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果將合運(yùn)動(dòng)分解(3)解題方便的原則：根據(jù)解題的需要按具體情況進(jìn)行分解【例 2】一艘小船在 100 m 寬的河中橫渡到對(duì)岸，已知水流速度 v13 m/s，小船在靜水中的速度 v24 m/s.問：(1)欲使船渡河時(shí)間最短，船應(yīng)該怎樣渡河？最短時(shí)間是多少？船經(jīng)過的位移多大？(2)欲使航行距離最短，

11、船應(yīng)該怎樣渡河？渡河時(shí)間多長？解：(1)欲使船渡河時(shí)間最短，船頭的方向應(yīng)該垂直于河岸，如圖 516 所示船經(jīng)過的位移大小圖516圖 517(2)船渡河的最短位移即為河寬，船的合速度的方向應(yīng)垂直于河岸，如圖 517 所示規(guī)律延伸：當(dāng)v1v2 時(shí)，求船渡河的最小位移此時(shí)船不能垂直渡河，設(shè)船頭的指向與合速度成角，合速度與水流方向成角，如圖518 所示顯然越大位移越小，以v2 的末端為圓心，以v1 的大小為半徑作圓，顯然當(dāng)90時(shí)，位移最小，即當(dāng)船頭的指向和實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)，渡河位移最小，為s圖518【觸類旁通】2關(guān)于運(yùn)動(dòng)的合成，下列說法正確的是()CA合運(yùn)動(dòng)的速度一定比每一個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度大B兩個(gè)直線

12、運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng)C兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一定與合運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等D合運(yùn)動(dòng)的加速度一定比每個(gè)分運(yùn)動(dòng)的加速度大3(2012年佛山高一期末)寬為d 的一條河，越靠近河中心水的流速越大，小船在靜水中的速度為 v0，渡河時(shí)船頭垂直河)C岸，則下列說法錯(cuò)誤的是( dA渡河時(shí)間為 v0B用此種方式渡河，所用的時(shí)間最短C小船渡河的軌跡為直線D小船到達(dá)河中心時(shí)速度最大4(雙選，2012 年中山高一期末)當(dāng)船速大于水速時(shí)，下列關(guān)于渡船的說法正確的是()BDA船頭方向斜向上游，渡河時(shí)間最短B船頭方向垂直河岸，渡河時(shí)間最短C當(dāng)水流速度變大時(shí)，渡河的最短時(shí)間變長D當(dāng)水流速度變化時(shí)，渡河的最短時(shí)間不變知識(shí)點(diǎn)3曲線運(yùn)動(dòng)的

13、條件如圖519 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察，在離開滑軌處沿小鐵球運(yùn)動(dòng)方向用直尺在白紙上畫一直線圖 519討論：水平向左水平向左直線(1)圖甲中，小鐵球從滑軌滾下時(shí)，速度方向_，由于磁鐵對(duì)小鐵球的吸引，小鐵球在桌面上受到的合外力方向_，初速度方向和合外力方向在同一_上，小鐵球在桌面上做加速直線運(yùn)動(dòng)水平向左指向磁鐵(2)圖乙中，小鐵球從滑軌滾下時(shí)，速度方向_，由于磁鐵對(duì)小鐵球的吸引，小鐵球在桌面上受到的合外力方向_，初速度方向和合外力方向_同一直線上，小鐵球在桌面上做_運(yùn)動(dòng)曲線合外力初速度(3)當(dāng)物體所受

14、的_方向與_方向在同一直線上時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng)，不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)不在1物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：(1)條件：當(dāng)物體受到的合外力與其運(yùn)動(dòng)方向不共線時(shí)，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)，與其受到的合外力大小及合外力是否變化無關(guān)(2)合外力的作用效果：研究曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可將物體所受的合外力沿速度方向(切線)和垂直速度的方向(法線)進(jìn)行分解如圖 5110 所示，切線方向上的分力 F1 將產(chǎn)生切向加速度，其作用是改變速度的大小，而垂直速度方向上的分力 F2 將產(chǎn)生法向(向心)加速度，其作用是改變速度的方向圖 5110圖 5111(3)合外力與軌跡的關(guān)系：物體在做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，它所受的合外力總是指向運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的

15、凹側(cè)，物體的加速度也指向該曲線的凹側(cè)，也就是說運(yùn)動(dòng)軌跡向合外力的方向偏轉(zhuǎn)，即物體的運(yùn)動(dòng)軌跡夾在速度矢量與合外力矢量之間，如圖 5111 所示2質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷：(1)a(或 F)跟 v 在同一直線上時(shí)物體做直線運(yùn)動(dòng)：a 恒定時(shí)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；a 變化時(shí)做變加速直線運(yùn)動(dòng)(2)a(或 F)跟 v 不在同一直線上時(shí)物體做曲線運(yùn)動(dòng)：a 恒定時(shí)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)；a 變化時(shí)做變加速曲線運(yùn)動(dòng)3判斷兩個(gè)互成角度的直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：(1)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，則合運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)有加速度時(shí)，加速度恒定，為勻變速運(yùn)動(dòng)；加速度變化，為變加速運(yùn)動(dòng)v、a 同向，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；v、a 反向，物體做

16、勻減速直線運(yùn)動(dòng)v、a 成角度，物體做變速曲線運(yùn)動(dòng)(軌跡在 v、a 之間，和速度 v 的方向相切，逐漸向 a 的方向接近，但不可能達(dá)到，如圖 5112 所示)圖 5112【例 3】質(zhì)點(diǎn)在力 F1、F2、F3 的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng))若突然撤去 F1，則該質(zhì)點(diǎn)(A可能做曲線運(yùn)動(dòng)B可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)C一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng)D一定做變速曲線運(yùn)動(dòng)解析：由題意可知，F(xiàn)1、F2、F3 的合外力為零當(dāng)撤去 F1后，質(zhì)點(diǎn)受到的合外力與 F1 方向相反、大小相等因而質(zhì)點(diǎn)所受的合外力恒定，當(dāng) F1 的方向與v 的方向在同一直線上時(shí)，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng) F1 的方向與 v 的方向不在同一直線上時(shí)，質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線

17、運(yùn)動(dòng)故 A 正確答案：A【觸類旁通】5(雙選)下列說法正確的是()CDA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物體在變力或恒力作用下都有可能做曲線運(yùn)動(dòng)D物體在變力或恒力作用下都有可能做直線運(yùn)動(dòng)解析：合外力方向與速度方向在同一直線上時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng)，合外力恒定，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，合外力變化，物體做非勻變速直線運(yùn)動(dòng)；反之，合外力方向與速度方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，合外力可以恒定，也可以變化6若已知物體運(yùn)動(dòng)的初速度 v0的方向及它受到的恒定合外力 F 的方向，下列圖中 a、b、c、d 分別表示物體運(yùn)動(dòng)的軌跡，其中正確的是()B解析：物體在做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，

18、它所受的合外力總是指向物體運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，且它的運(yùn)動(dòng)軌跡夾在速度矢量與合外力矢量之間連帶問題的速度分解1主要是指由繩子、桿端所連接的運(yùn)動(dòng)問題，易錯(cuò)的地方是分不清哪個(gè)是合運(yùn)動(dòng)哪個(gè)是分運(yùn)動(dòng)2解題方法：(1)找合速度：連接點(diǎn)(包括繩端、桿端或其端點(diǎn)所連接的物體)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)才是合運(yùn)動(dòng)注意：沿繩或桿方向的運(yùn)動(dòng)一般不是合運(yùn)動(dòng)，只有它們與實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)才是合運(yùn)動(dòng)(2)分解速度：將各端點(diǎn)的合速度沿繩或桿的方向及與繩或桿垂直的方向分解(3)關(guān)聯(lián)：合速度在沿繩或桿方向的分速度與繩端或桿端的速度大小和方向都相等【例4】如圖 5113 所示 ，汽車以 v0 的速度用繩子通過滑輪勻速牽引船前進(jìn)，試求船的速度為多大？圖 5113錯(cuò)因：誤認(rèn)為船的速度大小等于繩子的速度大小正解：船的運(yùn)動(dòng)可以看做是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，即沿繩子方向的運(yùn)動(dòng)(速度為v0)和垂直于繩子方向的運(yùn)動(dòng)(該運(yùn)動(dòng)是以定滑輪為圓心的擺動(dòng)，它對(duì)運(yùn)動(dòng)的