2024-2025學年新教材高中物理第五章拋體運動1曲線運動學案新人教版必修2

PAGE13-1．曲線運動學問結(jié)構(gòu)導圖核心素養(yǎng)目標物理觀念：曲線運動、切線的概念科學思維：(1)探討曲線運動的速度方向(2)通過試驗探討物體做曲線運動的條件科學看法與責任：會推斷生產(chǎn)生活中物體做曲線運動的速度方向?qū)W問點一曲線運動的速度方向閱讀教材第2～3頁“曲線運動的速度方向”部分．1．切線過曲線上的A、B兩點作__________，這條直線叫作曲線的________．設(shè)想B點漸漸沿曲線向A點移動，這條割線的位置也就不斷變更．當B點特別特別接近A點時，這條割線就叫作曲線在A點的________(tangent)．2．速度的方向：質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的________方向．3．運動性質(zhì)：做曲線運動的質(zhì)點的速度________時刻發(fā)生變更，即速度時刻發(fā)生變更，因此曲線運動肯定是________運動．導學：物體的運動跡是曲線的運動叫曲線運動．拋出的石子做曲線運動學問點二物體做曲線運動的條件閱讀教材第3～4頁“物體做曲線運動的條件”部分．1．動力學角度：當物體所受合力的方向與它的速度方向____________時，物體做曲線運動．2．運動學角度：物體加速度的方向與它的________方向______________時，物體做曲線運動．提示：做曲線運動的物體所受的合外力不肯定是變更的．如推出的鉛球在空中的運動為曲線運動，但所受合外力(即重力)恒定(空氣阻力遠小于重力，故忽視)．【思索辨析】推斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”．(1)曲線運動速度的方向不斷地變更，但速度的大小可以不變．()(2)曲線運動的速度方向可能不變．()(3)質(zhì)點在某一點的速度方向沿曲線上該點的切線方向．()(4)曲線運動肯定是變速運動．()(5)一質(zhì)點在某段時間內(nèi)做曲線運動，該質(zhì)點在這段時間內(nèi)發(fā)生的位移可能為零．()(6)物體只有受到方向時刻變更的力的作用才可能做曲線運動。()(7)一物體做曲線運動，若初速度不為零，則合力可以為零。()

要點一曲線運動的速度方向“丟沙包”嬉戲曾經(jīng)風靡南北，是一個經(jīng)典的群體性嬉戲，極受孩子們歡迎。(1)丟出的沙包在空中做直線運動還是曲線運動？(2)沙包運動的速度方向在不同時刻有什么特點？曲線運動肯定是變速運動嗎？實例：撐開帶有雨滴的傘，使傘圍著傘柄旋轉(zhuǎn)，傘邊緣的水滴沿傘邊緣的切線方向飛出．1．曲線運動的速度方向：做曲線運動的物體，在任一時刻(或位置)的瞬時速度方向與該時刻質(zhì)點所在位置處曲線的切線方向一樣，并指向物體運動的方向．如圖所示．2．速度的特點：速度是矢量，既有大小，又有方向．物體做曲線運動時，速度大小可能變更、可能不變更，速度方向肯定變更．加速度肯定不為零．3．曲線運動類型及推斷方法(1)看物體所受的合力．若物體所受的合力為恒力，則它做勻變速曲線運動；若物體所受的合力為變力，則它做非勻變速曲線運動．(2)看物體的加速度．若物體的加速度不變，則它做勻變速曲線運動；若物體的加速度變更，則它做非勻變速曲線運動．警示：數(shù)學中的切線不考慮方向，但物理學中的切線具有方向．例如：如圖所示，虛線MN為一小球在水平面上由M到N的運動跡，P是運動跡上的一點．小球從M運動到N，它經(jīng)過P點時的速度方向(即切線方向)為圖中的丙；若小球從N運動到M，則它經(jīng)過P點時的速度方向(即切線方向)為圖中的甲．【例1】翻滾過山車是大型游樂園里的一種比較刺激的消遣項目．如右圖所示，翻滾過山車(可看成質(zhì)點)從高處沖下，過M點時速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過A、B、C三點．下列說法中正確的是()A．過A點時的速度方向沿AB方向B．過B點時的速度方向沿水平方向C．過A、C兩點時的速度方向相同D．圓形軌道上與M點速度方向相同的點在AB段上練1假如在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，關(guān)于脫離賽車后的車輪的運動狀況，以下說法正確的是()A．仍舊沿著汽車行駛的彎道運動B．沿著與彎道垂直的方向飛出C．沿著脫離時輪子前進的方向做直線運動，離開彎道D．上述狀況都有可能拓展：物體做曲線運動時，關(guān)于受力(加速度)的“肯定”與“不肯定”(1)“肯定”：物體受到的合力(具有的加速度)肯定不為零，物體所受合力(具有的加速度)的方向與其速度方向肯定不在同一條直線上．(2)“不肯定”：物體受到的合力(具有的加速度)不肯定變更，即物體受到的合力(具有的加速度)可以是恒定的，也可以是變更的．要點二物體做曲線運動的條件如圖所示，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，讓鋼球從圓弧形滑軌滾下以獲得肯定的初速度．為便于視察，在離開滑軌處沿鋼球運動方向用直尺在白紙上畫始終線．試依據(jù)上述試驗探討：(1)將條形磁鐵沿直線放置(圖甲)，當鋼球從滑軌滾下時，視察鋼球做什么運動．鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？(2)將條形磁鐵放在鋼球運動路途的旁邊(圖乙)，鋼球從滑軌滾下時，視察鋼球做什么運動．鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？(3)依據(jù)上述試驗現(xiàn)象探討物體做曲線運動的條件是什么．舉例：物體做曲線運動時，速度、合力與跡的關(guān)系點撥：物體是否做曲線運動與其受到的合力大小是否變更無關(guān)．1．物體做曲線運動的條件：當物體受到的合力的方向與其運動方向不共線時，物體將做曲線運動．2．合力與軌跡的關(guān)系：物體在做曲線運動時，它所受的合力總是指向運動軌跡曲線的凹側(cè)，物體的加速度也指向該曲線的凹側(cè)(如右圖)．題型一物體做曲線運動的條件【例2】(多選)關(guān)于曲線運動的條件，以下說法正確的是()A．物體受變力作用才可能做曲線運動B．物體受恒力作用也可能做曲線運動C．物體所受的合外力為零時不行能做曲線運動D．只要所受的合外力不為零，物體就肯定做曲線運動題型二合力與軌跡的關(guān)系【例3】如圖所示，高速攝像機記錄了一名擅長飛牌、射牌的魔術(shù)師的發(fā)牌過程，虛線是飛出的撲克牌的軌跡，則撲克牌所受合外力F與速度v的關(guān)系正確的是()點拔：解答本題時應(yīng)把握兩點：(1)做曲線運動的物體合力方向跟速度方向不在同一條直線上；(2)做曲線運動的物體在某點的速度方向沿曲線在該點的切線方向.練2在某電視臺春節(jié)晚會上，一演員表演了長袖舞，演員長長的袖子在空中搖擺，形成漂亮的弧線，如圖所示，則下列說法正確的是()A．袖子上的某點的切線方向，就是該點的速度方向B．袖子上每一點受到的合力都是恒力C．袖子上每一點受到的合力都是變力，該力的方向與袖子上該點的速度方向相同D．袖子上每一點的速度方向是恒定不變的思索與探討(教材P3)物體假如不受力，將靜止或做勻速直線運動．那么，你認為物體在什么條件下做曲線運動呢？提示：物體所受合外力的方向與速度方向不在同一條直線上．做一做(教材P4)用飛鏢顯示曲線運動的速度方向如圖5.1－4，取一根稍長的細桿，一端固定一枚鐵釘，另一端用羽毛或紙片做成尾翼，這樣就得到了一個能夠顯示曲線運動速度方向的“飛鏢”．在空曠地帶把飛鏢拋出，飛鏢在空中各點的指向就是它在該點的速度方向．飛鏢落至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬時的速度方向．變更飛鏢的投射角，視察它在飛行過程中直到插入泥土時的速度方向．聯(lián)系飛鏢在空中做曲線運動的軌跡，體會曲線運動的速度方向與軌跡曲線的關(guān)系．提示：(1)變更飛鏢的投射角，它插入泥土時的速度方向也發(fā)生變更．投射角度越大，插入泥土時的速度方向與水平面的角度越大．(2)曲線運動的速度方向沿軌跡曲線的切線方向．1．如圖所示的曲線為運動員拋出的鉛球的運動軌跡(鉛球可視為質(zhì)點)，A、B、C為曲線上依次經(jīng)過的三點，關(guān)于鉛球在B點的速度方向，下列說法正確的是()A．沿AB方向B．沿BC方向C．沿BD方向D．沿BE方向2．如圖所示，某同學正在蕩秋千，他經(jīng)過最低點P時的速度方向是()A．a(chǎn)方向B．b方向C．c方向D．d方向3．如圖所示，飛機水平飛行時向下投出一重物，不計空氣阻力，圖中虛線為重物的運動軌跡．下列表示重物在P位置時速度和加速度方向的箭頭分別是()A．①、②B．②、①C．②、③D．③、②4．一小球在水平面上運動，每隔0.02s小球的位置如圖所示，依次經(jīng)驗了甲、乙、丙、丁、戊5個過程．哪個過程中小球所受的合外力方向與運動方向相同()A．甲B．乙C．丙D．戊5．如圖所示，一火箭在太空中沿ab連線橫向漂移，火箭不受任何外力的作用，當火箭漂移到b點時，馬上啟動火箭上的發(fā)動機，產(chǎn)生一個恒定的推力F作用在火箭上，推力F的方向垂直于ab連線，直至火箭運動到太空中的c點，關(guān)閉發(fā)動機，推力F同時消逝，請推斷火箭在b、c之間的運動軌跡應(yīng)是下列各圖中的()6．[新題型]情境：“殲-20A”型戰(zhàn)斗機列裝空軍作戰(zhàn)部隊，意味著中國是繼美國之后世界上其次個走完第五代戰(zhàn)斗機論證、評價、設(shè)計、研發(fā)、原型機測試、定型生產(chǎn)、最終服役全部階段的國家。

問題：(1)假如殲-20A在某次飛行過程中沿曲線MN加速向上爬升，請問在飛行過程中其所受合力與速度方向具有怎樣的關(guān)系？(2)在圖中最能表示殲-20A在P點的速度方向與其受到合力方向的分別是？eq\x(溫馨提示：請完成課時作業(yè)一)1．曲線運動基礎(chǔ)導學·研讀教材學問點一1．直線割線切線2．切線3．方向變速學問點二1．不在同一條直線上2．速度不在同一條直線上思索辨析答案：(1)√(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×(7)×互動課堂·合作探究要點一提示：(1)曲線運動。(2)速度方向時刻發(fā)生變更，都沿該時刻曲線的切線方向；曲線運動肯定是變速運動?！纠?】【解析】翻滾過山車經(jīng)過A、B、C三點的速度方向如右圖所示，由圖推斷B正確，A、C錯誤．用直尺和三角板作M點速度方向的平行線且與圓相切于N點，則過山車過N點時速度方向與M點相同，D錯誤．【答案】B練1解析：賽車沿彎道行駛，任一時刻賽車上任何一點的速度方向都是賽車運動的曲線軌跡上對應(yīng)點的切線方向，被甩出的后輪的速度方向就是甩出點軌跡的切線方向．所以C選項正確．答案：C要點二提示：(1)鋼球做加速運動，鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向相同．(2)鋼球做曲線運動，鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向不在同一條直線上．(3)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同始終線上．【例2】【解析】物體做曲線運動的條件是合外力的方向與速度的方向不在同始終線上，而不管這個力是恒力還是變力，所以選項A錯誤，B正確；當物體所受的合外力為零時，其加速度肯定為零，此時不行能做曲線運動，選項C正確；假如受到的合外力不為零，但合外力的方向與速度的方向在同始終線上，物體將做直線運動，選項D錯誤．【答案】BC【例3】【解析】做曲線運動的物體速度方向沿切線方向，而受到的合力應(yīng)當指向運動軌跡曲線的內(nèi)側(cè)，由此可以推斷B、C、D錯誤，A正確．【答案】A練2解析：袖子上的某點做曲線運動，速度方向為該點的切線方向，由于每一點均跟隨著一起運動，所以每一點的切線方向時刻發(fā)生變更，選項A正確，D錯誤；袖子上的每一點都在做曲線運動，依據(jù)曲線運動中合力方向、速度方向和軌跡的關(guān)系可知，袖子上每一點在轉(zhuǎn)一圈的過程中受到的合力的方向肯定發(fā)生變更，即袖子上每一點受到的合力都是變力，選項B錯誤；依據(jù)曲線運動的條件知，袖子上每一點受到的合力方向與該點的速度方向不共線，選項C錯誤．答案：A隨堂演練·達標檢測1．解析：鉛球運動的軌跡由A到C，B點的速度方向沿切線方向，即BD方向，故C正確，A、B、D錯誤．答案：C2．解析：曲線運動中某一點的速度方向為該點的切線方向，故選項B正確．答案：B3．解析：依據(jù)曲線運動的速度方向沿軌跡上的切線方向，加速度與重力方向相同，可知，重物在P位置時速度方向為②，加速度方向為③.答案：C4．解析：由題圖可知，小球在甲過程做減速直線運動，則所受的合外力方向與運動方向相反，A錯誤；小球在乙過程做曲線運動，所受的合外力方向指向軌跡的凹側(cè)，與運動方向不同，B錯誤；小球在丙過程做勻速直線運動，小球所受的合外力為零，C錯誤；小球在戊過程做加速直線運動，故小球所受的合外力方向與運動方向相同，D正確．答案：D5．解析