曲線運(yùn)動課件人教版（2019）高中物理必修二

1.1曲線運(yùn)動截止到目前為止，我們只研究了物體沿一條直線的運(yùn)動。事實上，自然界中很多運(yùn)動的軌跡并不是直線，而是曲線?；@球比賽中，運(yùn)動員奮力投籃，籃球在空中劃過一條弧線進(jìn)入籃筐。億萬年來地球在接近圓形的軌道上，圍繞太陽不停地運(yùn)轉(zhuǎn)。同學(xué)們一定還能列舉出更多的物體沿曲線軌跡運(yùn)動的例子，比如：旋轉(zhuǎn)木馬、過山車．．．甚至我們走路時拐一個彎。我們把運(yùn)動軌跡是曲線的運(yùn)動稱為曲線運(yùn)動。從這一章開始我們研究曲線運(yùn)動生活中的曲線運(yùn)動嫦娥四號在月球背面軟著陸一、曲線運(yùn)動的速度方向物體做直線運(yùn)動時，速度方向與運(yùn)動的軌跡一致，同學(xué)們不妨猜想一下，物體作曲線運(yùn)動時，速度方向又是怎樣的呢？同學(xué)們或許會猜想：速度方向與位移方向一致，由起點指向終點。亦或是與曲線軌跡一致，是彎曲的。亦或是沿曲線的切線方向。亦或是...但不論你做如何的猜想，請注意，速度是矢量,在每一個瞬間的方向是唯一確定的。需要說明的是：這里的速度指的是曲線運(yùn)動的瞬時速度。在水平桌面上放一張白紙，白紙上擺一條由幾段稍短的弧形軌道組合而成的彎道。使表面沾有紅色印泥的鋼球以一定的初速度從彎道的C端滾入，鋼球從出球在A、B點的運(yùn)動方向。離開后會在白紙上留下一條運(yùn)動的痕跡，白紙上的印跡與軌道(曲線)有什么關(guān)系？演示ABC我們可以通過一個小實驗，來體會做曲線運(yùn)動物體的速度方向：在細(xì)線的一端拴上一小塊橡皮，抓住細(xì)線的另一端，輪動橡皮，使它沿圓周軌跡運(yùn)動，如果突然放手，橡皮會飛出，我們發(fā)現(xiàn)，在不同的瞬間放手，橡皮飛出的線路也是不同的，這一現(xiàn)象說明了什么呢？

一切物體都具有慣性，松手后，橡皮將沿原來的速度方向繼續(xù)運(yùn)動一小段距離，由此反推回去，可知：松手的瞬間橡皮的速度方向也是各不相同的?？梢姡€運(yùn)動的速度方向是不斷改變的。所以曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動由于位移方向由起點指向終點，一個過程的位移方向是一定的，而曲線運(yùn)動的速度方向是不斷改變的。所以速度方向不可能是位移方向，當(dāng)然也不可能是彎曲的。我們不妨引入切線的概念，研究這一問題。雖然，速度方向不可能是彎曲的，但仔細(xì)觀察橡皮的飛出路線，又似乎覺得速度方向與曲線軌跡之間有著某種聯(lián)系。這是一種怎樣的聯(lián)系呢？AB對于切線，我們并不陌生，在數(shù)學(xué)中我們學(xué)過圓的切線。那么其它曲線的切線又是指什么呢？右圖中是一段曲線，A、B為曲線上的兩個點，圖中的黃點表示B點向A點靠近的軌跡。當(dāng)B點向A點靠近時，割線的位置和方向不斷變化，當(dāng)B點無限靠近A點時，這條割線就叫做曲線在A點的切線。過A、B作一條直線，叫做曲線的割線。ABPPPPPCDEFPvA物體越靠近A點，從物體所在位置，到A點的平均速度方向，就越接近過A點的切線方向。當(dāng)物體無限靠近A點時，平均速度等于物體在A點的瞬時速度，方向沿過A點曲線軌跡的切線方向。如果質(zhì)點P沿曲線從B點向A點運(yùn)動B、A連線方向就是物體位移方向，也是平均速度方向。明確了曲線的切線概念，我們再來看曲線運(yùn)動的速度方向vCvBvDvAvFvE結(jié)論：曲線運(yùn)動中，物體在某一點的速度方向，沿曲線軌跡在這一點的切線方向。例如，質(zhì)點沿曲線從B點向A點運(yùn)動，經(jīng)過B、C、D、E、F、A各點的速度方向都沿曲線軌跡在該點的切線方向。BCADEF既然曲線運(yùn)動都是變速運(yùn)動，做曲線運(yùn)動的物體一定受到合外力的作用。二、物體做曲線運(yùn)動的條件物體受到怎樣的合外力才能做曲線運(yùn)動呢？因為力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)（速度的大小與方向）的原因。當(dāng)速度與合力的方向一致時，根據(jù)牛二律可知：加速度方向與速度方向一致，物體做加速直線運(yùn)動。當(dāng)速度與合力的方向相反時，根據(jù)牛二律可知：加速度方向與速度方向相反，物體做減速直線運(yùn)動。我們不妨回顧一下合外力對物體運(yùn)動的影響。怎樣的力能使物體拐彎呢？當(dāng)我們水平拋出一個物體時，會發(fā)現(xiàn)物體沿著一條向下彎曲的軌跡做曲線運(yùn)動，這是由于物體受到了重力的作用，可是，重力作用下物體不一定做曲線運(yùn)動，如果我們豎直向下拋出物體，物體做加速直線運(yùn)動。物體在各點的速度方向與重力方向?如果我們仔細(xì)分析剛才的拋體運(yùn)動會發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象！？mgv1mgv2mgv3不在一條直線上。觀察鋼球的運(yùn)動軌跡實驗器材：鋼球、磁鐵、帶有斜槽的桌面。實驗步驟：（1）讓鋼球從斜槽上沿直線下滑，在水平面上做直線運(yùn)動。（2）在鋼球運(yùn)動路線的正前方或旁邊放一塊磁鐵觀察鋼球的運(yùn)動。實驗操作物體做曲線運(yùn)動的條件是：物體受所合外力力方向與速度方向不在同一條直線上。這句話的含義是：一切做曲線運(yùn)動的物體必須具備三個條件。（1）物體合外力不為零。（2）物體具有速度。（3）速度與合外力不在一條直線上。結(jié)論：物體做曲線運(yùn)動時，速度與曲線軌跡相切，合外力指向曲線軌跡的內(nèi)側(cè)vF合通過前面的學(xué)習(xí)，你能說出，曲線運(yùn)動中，曲線軌跡與速度方向以及合外力方向有怎樣的關(guān)系呢？思考題：速度與合力的夾角的關(guān)系分類速度和合力的夾角θ運(yùn)動性質(zhì)力的作用效果直線運(yùn)動曲線運(yùn)動θ=0°θ=180°0°＜θ＜90°90°＜θ＜180°θ=90°減速曲線運(yùn)動加速曲線運(yùn)動加速直線運(yùn)動減速直線運(yùn)動只改變速度的大小，不改變速度的方向既改變速度的大小，又改變速度的方向只改變速度的方向，不改變速度的大小速度大小不變的曲線運(yùn)動知識拓展直線運(yùn)動曲線運(yùn)動F（或a）跟v在一條直線上F（或a）跟v不在一條直線上a恒定a變化a恒定a變化勻變速直線運(yùn)動變加速直線運(yùn)動勻變速曲線運(yùn)動變加速曲線運(yùn)動

直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動以及勻變速和變加速運(yùn)動的判定判斷直線還是曲線運(yùn)動關(guān)鍵看a與v是否同一直線；判斷勻變速還是變加速關(guān)鍵看a是否恒定。課堂練習(xí)關(guān)于曲線運(yùn)動，下列說法正確的是（）A．曲線運(yùn)動的加速度可能為零。B．曲線運(yùn)動的速度方向與位移方向一致。C．一切曲線運(yùn)動都是變速運(yùn)動D．做曲線運(yùn)動的物體受到的合力一定變化。C(1)做曲線運(yùn)動的物體，速度可能不變。 ()(2)曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動，但變速運(yùn)動不一定是曲線運(yùn)動(

)(3)物體的速度不斷改變，它一定做曲線運(yùn)動。 (

)(4)做曲線運(yùn)動物體的位移大小可能與路程相等。 (

)(5)做曲線運(yùn)動物體的合力一定是恒力。 (

)(6)做曲線運(yùn)動的物體一定有加速度。 (

)×√×

××√課堂練習(xí)課堂練習(xí)(多選)一質(zhì)點做勻速直線運(yùn)動,現(xiàn)對其施加一恒力,且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變,則()A.質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同B.質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C.質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同D.質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變BC【解析】本題由速度方向與所施加的恒力方向的不確定性,可得質(zhì)點有做勻加速、勻減速等運(yùn)動的可能,但可以確定的是質(zhì)點一定做勻變速運(yùn)動,若質(zhì)點的速度方向與該恒力方向不在一條直線上,質(zhì)點做勻變速曲線運(yùn)動,速度方向時刻變化,A錯誤;若合力的方向始終垂直速度方向,由于速度方向時刻變化,則合力方向時刻在變,本題質(zhì)點所受合力為恒力,方向恒定,B正確;根據(jù)牛頓第二定律知,加速度的方向即為合力的方向,C正確速率的變化量是速率作差得到的,為標(biāo)量,單位時間內(nèi)的變化量不恒定，D錯誤?！敬鸢浮緽C課堂練習(xí)一個質(zhì)點受到兩個互成銳角的力F1和F2的作用,由靜止開始運(yùn)動,若運(yùn)動中保持兩個力的方向不變,但F1突然增大?F,則質(zhì)點此后（）A.一定做勻變速曲線運(yùn)動B.可能做勻速直線運(yùn)動C.可能做變加速曲