曲線運(yùn)動(dòng)高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

曲線運(yùn)動(dòng)汽車在彎曲的引橋上的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)？為什么？思考與交流圖中的飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)？為什么？圖中的汽車在盤山公路上的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)？為什么？圖中彎曲的引橋、煙霧和公路，對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體（汽車、飛機(jī)、汽車）來(lái)說(shuō)，它們共同的本質(zhì)是什么？曲線運(yùn)動(dòng)1.定義：運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線的運(yùn)動(dòng)稱為曲線運(yùn)動(dòng)（Curvilinearmotion）。探究與分析圖中小球沿虛線所示的軌跡運(yùn)動(dòng)，小球在A、B位置時(shí)的速度方向如何？AB圖中顯示了砂輪打磨金屬塊時(shí)，脫落“火星”的運(yùn)動(dòng)軌跡?！盎鹦恰痹诿撀淝八查g的速度方向如何？圖中顯示了旋轉(zhuǎn)陀螺邊沿甩出的紅墨水的印跡。墨水在離開(kāi)陀螺邊沿瞬間的速度方向如何？圖是從不同（任意）出口處滾出小球留下的軌跡，你能從中歸納得到怎樣的結(jié)論？討論下砂輪打磨下來(lái)的熾熱微粒、飛出去的鏈球，他們是沿著什么方向運(yùn)動(dòng)的？一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向運(yùn)動(dòng)員擲鏈球時(shí)，鏈球在運(yùn)動(dòng)員的牽引下做曲線運(yùn)動(dòng)，一旦運(yùn)動(dòng)員放手，鏈球即刻飛出。放手的時(shí)刻不同，鏈球飛出的方向也不一樣，可見(jiàn)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，不同時(shí)刻的速度具有不同的方向。所以，在研究曲線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)，我們首先考慮怎樣確定物體在某一時(shí)刻的速度方向。剛才說(shuō)的幾個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡都是圓，我們總結(jié)曲線運(yùn)動(dòng)的方向沿著切線方向，但對(duì)于一般的曲線運(yùn)動(dòng)是不是也符合這個(gè)規(guī)律呢？下面我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看看一般的曲線運(yùn)動(dòng)是什么情況吧。vBvA鋼球由軌道的一端滾入（通過(guò)壓縮彈簧射入或通過(guò)一個(gè)斜面滾入），在軌道的束縛下做曲線運(yùn)動(dòng)。在軌道的下面放一張白紙，蘸有墨水的鋼球從出口A離開(kāi)軌道后在白紙上留下一條運(yùn)動(dòng)的痕跡，它記錄了鋼球在A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。撤去一段軌道，鋼球的軌道出口改在圖中B點(diǎn)。同樣的方法可以記錄鋼球在軌道B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。白紙上的墨跡與軌道（曲線）有什么關(guān)系？墨跡與軌道只有一個(gè)交點(diǎn)，說(shuō)明墨跡所在的直線為軌道所在曲線在該點(diǎn)的切線，也就是說(shuō)質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時(shí)刻）的速度方向是在曲線的這一點(diǎn)的切線方向。在討論曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)要明確一個(gè)數(shù)學(xué)概念：曲線的切線，初中數(shù)學(xué)我們已經(jīng)知道圓的切線，對(duì)于其他曲線，切線指的是什么？過(guò)曲線上的兩點(diǎn)作直線，比如過(guò)A、B兩點(diǎn)作直線，設(shè)想B點(diǎn)逐漸向A點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)B點(diǎn)非常接近A點(diǎn)時(shí)，這條直線就叫做曲線在A點(diǎn)的切線。我們可以得出曲線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度方向：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時(shí)刻）的速度的方向，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)嗎？有一些曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小是恒定不變的，這種曲線運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)嗎？曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，即使速度大小恒定，只要速度方向改變，曲線運(yùn)動(dòng)就是變速運(yùn)動(dòng)。思考與討論：物體如果不受力，將靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。那么，你認(rèn)為物體在什么條件下做曲線運(yùn)動(dòng)呢？物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于速度方向時(shí)刻改變，物體的加速度一定不為0，因此，物體所受的合力一定不為0。但如果物體所受的合力方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向在一條直線上時(shí)，物體會(huì)做變速直線運(yùn)動(dòng)。那么，物體受什么樣的力才會(huì)做曲線運(yùn)動(dòng)呢？二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件觀察鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡演示實(shí)驗(yàn)器材：鋼球、磁鐵、帶有斜槽的桌面。實(shí)驗(yàn)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(dòng)。（2）在鋼球運(yùn)動(dòng)路線的正前方或旁邊放一塊磁鐵觀察鋼球的運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)物體受到的合力的方向與速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。1、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件（1）物體具有初速度。（2）物體受到的合力的方向與速度方向不在同一條直線上，而是成一角度。2、做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，所受合力的方向總是與速度方向不共線且指向曲線的凹側(cè)。vF軌跡凹凸無(wú)力不拐彎，拐彎必有力直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)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(dòng)變加速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)變加速曲線運(yùn)動(dòng)3、直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)以及勻變速和變加速運(yùn)動(dòng)的判定判斷直線還是曲線運(yùn)動(dòng)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。做一做用飛鏢顯示曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向取一根稍長(zhǎng)的細(xì)桿，一端固定一枚鐵釘，另一端用羽毛或紙片做成尾翼，這樣就得到了一個(gè)能夠顯示曲線運(yùn)動(dòng)速度方向的“飛鏢”。飛鏢的運(yùn)動(dòng)軌跡在空曠地帶把飛鏢拋出，飛鏢在空中各點(diǎn)的指向就是它在該點(diǎn)的速度方向。飛鏢落至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬時(shí)的速度方向。改變飛鏢的投射角，觀察它在飛行過(guò)程中直到插入泥土?xí)r的速度方向。物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止變速直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)內(nèi)容小結(jié)1.曲線運(yùn)動(dòng)是一種軌跡為曲線的運(yùn)動(dòng).2.曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):軌跡是曲線運(yùn)動(dòng)方向改變變速運(yùn)動(dòng),一定具有加速度,合外力不為零3.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某點(diǎn)速度方向是曲線在該點(diǎn)的切線方向4.曲線運(yùn)動(dòng)的條件:運(yùn)動(dòng)物體所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直線上1.關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)下列敘述正確的是()A．物體只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．物體只有受到一個(gè)方向不斷改變的力，才可能作曲線運(yùn)動(dòng)C．物體只要受到變化的外力作用時(shí)，就一定做曲線運(yùn)動(dòng)D．平拋運(yùn)動(dòng)是一種勻變速曲線運(yùn)動(dòng)1.答案：D解析：A.由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合外力是向心力，方向時(shí)刻在變，所以其合外力是變力，則物體在恒力作用下，不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。故A錯(cuò)誤。B.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合力的方向與速度方向不在同一條直線上，但合外力方向不一定變化，如平拋運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤。C.物體受到變力的作用，若外力的方向始終與速度的方向在同一條直線上，物體就做直線運(yùn)動(dòng)。故C錯(cuò)誤；D.平拋運(yùn)動(dòng)只受重力，加速度為g，保持不變，所以平拋運(yùn)動(dòng)是一種勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。故D正確。2.在演示“做曲線運(yùn)動(dòng)的條件”的實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)在水平桌面上向右做直線運(yùn)動(dòng)的小鋼球，第一次在其速度方向上放置條形磁鐵，第二次在其速度方向的一側(cè)放置條形磁鐵，如圖所示，虛線表示小球的運(yùn)動(dòng)軌跡.觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以下敘述正確的是()A.第一次實(shí)驗(yàn)中，小鋼球的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)B.第二次實(shí)驗(yàn)中，小鋼球的運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng)，其軌跡是一條拋物線C.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向沿運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向D.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體受到的合外力的方向與速度方向不在同一直線上2.答案：D解析：由于磁鐵對(duì)小鋼球吸引力的大小與二者的距離呈負(fù)相關(guān)，所以第一次實(shí)驗(yàn)中，小鋼球的運(yùn)動(dòng)是加速度越來(lái)越大的變加速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；類平拋運(yùn)動(dòng)所受的合外力為恒力，而第二次實(shí)驗(yàn)中，小鋼球受到磁鐵的吸引力不是恒力，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向沿運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)比兩次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說(shuō)明物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體受到的合外力的方向與速度方向不在同一直線上，選項(xiàng)D正確.3.答案：C解析：物體從A到B運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)軌跡是在速度與力的夾角之中，所以物體所受恒力方向應(yīng)是向下的.到達(dá)B點(diǎn)后，力的大小不變方向相反，變成向上。A.由于力的方向發(fā)生了改變，曲線Ba不在力與速度的夾角內(nèi)，故物體不可能沿曲線Ba運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤。B.因?yàn)槲矬w在B點(diǎn)的速度方向?yàn)榍芯€方向，即直線Bb，而力與速度方向不同，所