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1、1.1.1曲線運動,一、曲線運動的位移 觀圖助學(xué),(1)2018年2月23日中國選手武大靖奪得平昌冬奧會短道速滑男子500米決賽冠軍，并且創(chuàng)造了新的世界紀錄。短道速滑比賽中武大靖做什么運動？怎樣描述武大靖的位移？應(yīng)選擇什么坐標系？ (2)我國的武裝直升機某次軍演中水平發(fā)射的炸彈，在地面上的人看來做什么運動？怎樣描述炸彈的位移？應(yīng)選擇什么坐標系？,1.坐標系的選擇：研究物體在同一平面內(nèi)做曲線運動時，應(yīng)選擇__________坐標系。 2.位移的描述：物體運動到某點時，其位移可用它在_________方向的分矢量來表示，而分矢量可用該點的________表示。,平面直角,坐標軸,坐標,理解概念,如
2、圖甲、乙所示，判斷下列說法是否正確。,(1)樊振東打出的乒乓球做曲線運動。( ) (2)朱婷打出的排球做直線運動。( ) (3)曲線運動的位移可能比路程大。( ),,,,二、曲線運動的速度 觀圖助學(xué),如圖是我國著名網(wǎng)球運動員李娜精彩的比賽瞬間，如果網(wǎng)球離開球拍后，沿圖中虛線做曲線運動，則圖中v1、v2、v3、v4分別表示網(wǎng)球在相應(yīng)點速度方向，哪些是正確的？哪些是錯誤的？,1.速度方向：質(zhì)點在曲線上某一點的速度方向，沿曲線在這一點的______方向。 2.運動性質(zhì)：曲線運動是_______運動。 3.速度的描述：速度是____量，可以用__________的兩個方向的分矢量(分速度)表示。,理解
3、概念,切線,判斷下列說法是否正確。 (1)曲線運動的速度方向可能不變。( ) (2)曲線運動的速度大小和方向一定同時改變。( ) (3)曲線運動一定是變速運動。( ) (4)物體做曲線運動時，加速度一定不為零。( ),變速,矢,相互垂直,,,,,三、運動描述的實例,1.裝置：在一端封閉、長約1 m的玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個用紅蠟做成的小圓柱體R，將玻璃管口用橡膠塞塞緊。 2.實驗過程 (1)將這個玻璃管倒置(如圖甲)，可以看到蠟塊上升的速度大小不變，即蠟塊做________直線運動。,勻速,甲,(2)再次將玻璃管上下顛倒，在蠟塊上升的同時將玻璃管水平向右勻速移動，觀察蠟塊的運動情況。 (3
4、)以蠟塊開始運動的位置為原點O，水平向右的方向和豎直向上的方向分別為x軸和y軸的正方向，建立平面直角坐標系，如圖乙所示。,乙,蠟塊的位移： 蠟塊沿水平方向向右勻速運動：x______；蠟塊沿豎直方向向上勻速運動：y_______。 蠟塊的速度v___________， tan _______。 蠟塊運動的軌跡方程y_____。,vxt,vyt,四、物體做曲線運動的條件 觀圖助學(xué),如圖所示，一個質(zhì)點沿軌跡ABCD運動，圖中畫出了質(zhì)點在各處的速度v和質(zhì)點所受合力F的方向，其中哪些可能是正確的？哪些一定是錯誤的？ 1.動力學(xué)角度：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向_______________時，物
5、體做曲線運動。 2.運動學(xué)角度：物體的加速度方向與它的速度方向_____________________時，物體做曲線運動。,不在同一直線上,不在同一條直線上,理解概念,如圖為在彎道上高速行駛的賽車，判斷下列說法是否正確。,,(1)賽車做曲線運動時，合力一定是變力。( ) (2)賽車做曲線運動時，合力一定不為零。( ) (3)賽車做曲線運動時，加速度一定不為零。( ),,,觀察探究,1.如圖1所示，游樂場中的摩天輪在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動。當(dāng)乘客到達最高點時，乘客的速度沿什么方向？當(dāng)摩天輪勻速轉(zhuǎn)動時，乘客的速度是否發(fā)生變化？,對曲線運動的理解,圖1,答案沿水平方向 乘客做曲線運動，速度方向不斷變化。,2
6、.如圖2所示，砂輪上打磨下來的熾熱微粒沿什么方向飛出？如何確定物體在某一點的速度方向？,答案從砂輪上打磨下來的熾熱微粒沿脫落點的切線方向飛出，所以物體在某一點的速度方向沿曲線在這一點的切線方向。,圖2,3.為什么曲線運動一定是變速運動？ 答案由于曲線運動的速度方向時刻在變化，不論其速度大小是否變化，其速度一定變化，因此曲線運動一定是變速運動。,探究歸納 1.曲線運動在某點的速度方向一定沿著曲線上該點的切線方向。 2.曲線運動一定是變速運動，但是變速運動不一定是曲線運動；曲線運動一定有加速度，但加速度不一定變化。,試題案例,例1 (2018襄陽高一檢測)如圖3所示，物體沿曲線由a點運動至b點，關(guān)
7、于物體在ab段的運動，下列說法正確的是(),圖3,A.物體的速度可能不變 B.物體的速度不可能均勻變化 C.a點的速度方向由a指向b D.ab段的位移大小一定小于路程,解析做曲線運動的物體的速度方向時刻改變，即使速度大小不變，速度方向也在不斷發(fā)生變化，故A項錯誤；做曲線運動的物體必定受到力的作用，當(dāng)物體所受到的合力為恒力時，物體的加速度恒定，速度均勻變化，B項錯誤；a點的速度方向沿a點的切線方向，C項錯誤；做曲線運動的物體的位移大小必小于路程，D項正確。 答案D,,曲線運動性質(zhì)的兩種判斷方法 (1)看物體的合力：若物體的合力為恒力，則它做勻變速曲線運動；若物體的合力為變力，則它做變加速曲線運動
8、。 (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；若物體的加速度變化，則它做變加速曲線運動。,針對訓(xùn)練1 翻滾過山車是大型游樂園里比較刺激的一種娛樂項目。如圖4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。下列說法正確的是(),A.過山車做勻速運動 B.過山車做變速運動 C.過山車受到的合力等于零 D.過山車經(jīng)過A、C兩點時的速度方向相同,圖4,解析過山車做曲線運動，其速度方向時刻變化，速度是矢量，故過山車的速度是變化的，即過山車做變速運動，A錯誤，B正確；做變速運動的物體具有加速度，由牛頓第二定律可知物體所受合力一定不為
9、零，C錯誤；過山車經(jīng)過A點時速度方向豎直向上，經(jīng)過C點時速度方向豎直向下，D錯誤。 答案B,物體做曲線運動的條件,觀察探究 如圖5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獲得一定的初速度。為便于觀察，在離開滑軌處沿鋼球運動方向用直尺在白紙上畫一直線。圖甲中將條形磁鐵沿直線放置；圖乙中將條形磁鐵放在鋼球運動路線的旁邊。,圖5,(1)圖甲中鋼球從滑軌上滾下時，觀察鋼球做什么運動，鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？ (2)圖乙中鋼球從滑軌上滾下時，觀察鋼球做什么運動，鋼球的運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？ 答案(1)鋼球做加速直線
10、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。,探究歸納 1.物體做曲線運動的條件：合力與速度方向不共線。 2.合力與軌跡的關(guān)系：物體做曲線運動時，其軌跡總偏向合力所指的一側(cè)，或者說合力總指向運動軌跡的凹側(cè)，也可以說運動軌跡總是夾在合力方向與速度方向之間且與速度方向相切。,3.合力與速率變化的關(guān)系,試題案例 例2 (2018菏澤高一檢測)質(zhì)點在一平面內(nèi)沿曲線由P運動到Q，如果用v、a、F分別表示質(zhì)點運動過程中的速度、加速度和受到的合外力，下列圖象可能正確的是(),【思路點撥】(1)物體做曲線運動時，速度方向沿軌跡的切線
11、。 (2)物體做曲線運動時，合力(或加速度)方向總指向運動軌跡的凹側(cè)。,解析做曲線運動的物體，其速度方向就是曲線上那一點的切線方向，曲線運動的軌跡向合外力的方向彎曲，而合外力的方向就是加速度的方向，故只有D項正確。 答案D,,曲線運動的軌跡與力的關(guān)系的理解 (1)物體的運動軌跡由初速度、合外力兩個因素決定，軌跡夾在合外力方向與速度方向之間且與速度相切。 (2)物體在恒力作用下做曲線運動時，速度的方向?qū)⒃絹碓浇咏Φ姆较?，但不會與力的方向相同。,針對訓(xùn)練2 如圖6所示為一個做勻變速曲線運動的質(zhì)點的軌跡示意圖，已知在B點時的速度與加速度相互垂直，則下列說法中正確的是(),A.D點的速率比C點的速率
12、大 B.A點的加速度與速度的夾角小于90 C.A點的加速度比D點的加速度大 D.從A到D加速度與速度的夾角先增大后減小,圖6,解析由B點速度與加速度相互垂直可知，合力方向與B點切線垂直且向下，故質(zhì)點由C到D過程，合力方向與速度方向夾角小于90，速率增大，D點速率比C點的速率大，A正確；A點的加速度方向與過A的切線，即速度方向夾角大于90，B錯誤；質(zhì)點做勻變速曲線運動，合力的大小方向均不變，加速度不變，故C錯誤；從A到D加速度與速度的夾角一直變小，D錯誤。 答案A,運動的合成與分解,觀察探究 如圖7所示，跳傘運動員打開降落傘后正在從高空下落。,圖7,(1)跳傘員在無風(fēng)時豎直勻速下落，有風(fēng)時運動員
13、的實際運動軌跡還豎直向下嗎？豎直方向的運動是跳傘員的合運動還是分運動？ (2)已知跳傘員的兩個分運動速度，怎樣求跳傘員的合速度？ 答案(1)有風(fēng)時不沿豎直向下運動。無風(fēng)時跳傘員豎直勻速下落，有風(fēng)時，一方面豎直勻速下落，一方面在風(fēng)力作用下水平運動。因此，豎直勻速下落的運動是跳傘員的分運動。 (2)應(yīng)用平行四邊形定則求合速度。,探究歸納 1.合運動與分運動 (1)如果物體同時參與了幾個運動，那么物體實際發(fā)生的運動就是合運動，參與的幾個運動就是分運動。 (2)物體的實際運動就是合運動，實際運動的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分運動的位移、速度、加速度是它的分位移、分速度、分加
14、速度。,2.合運動與分運動的關(guān)系,3.運動的合成與分解,(1)概念：已知分運動求合運動，叫運動的合成；已知合運動求分運動，叫運動的分解。 (2)運算法則：運動合成和分解就是位移、速度、加速度的合成與分解，這些量都是矢量，遵循的是平行四邊形定則。 (3)處理方法：作圖法，即應(yīng)用平行四邊形定則嚴格作圖。 解析法，即應(yīng)用解三角形的方法列方程。,試題案例,例3 (2018德州高一檢測)如圖8所示，在某次演習(xí)中，演習(xí)直升機空投物資。直升機空投物資時，可以停留在空中不動，設(shè)投出的物資離開飛機后由于降落傘的作用在空中能勻速下落，無風(fēng)時落地速度為5 m/s。若飛機停留在離地面100 m高處空投物資，由于水平風(fēng)
15、的作用，使降落傘和物資獲得1 m/s 的水平向東的速度。求：(結(jié)果可保留根式),圖8,(1)物資在空中運動的時間； (2)物資落地時速度的大??； (3)物資在下落過程中水平方向移動的距離。 解析如圖所示，物資的實際運動可以看做是豎直方向的 勻速直線運動和水平方向的勻速直線運動兩個分運動的合運動。,(1)分運動與合運動具有等時性，故物資實際運動的時間與豎直 方向分運動的時間相等。,,求解合運動或分運動的思路 (1)根據(jù)題意確定物體的合運動與分運動。 (2)根據(jù)平行四邊形定則作出矢量合成或分解的平行四邊形。 (3)根據(jù)所畫圖形求解合運動或分運動的參量，求解時可以用勾股定理、三角函數(shù)、三角形相似等數(shù)
16、學(xué)知識。,針對訓(xùn)練3 2018年4月25日 “吳橋雜技節(jié)” 開幕，在某雜技表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a的勻加速運動，同時人頂著直桿以速度v0水平勻速移動，經(jīng)過時間t，猴子沿桿向上移動的高度為h，人頂桿沿水平地面移動的距離為x，如圖9所示。關(guān)于猴子的運動情況，下列說法中正確的是(),圖9,答案D,“香蕉球”的成因簡析,1966年在倫敦足球世界杯賽中，球王貝利踢出了第一個“美麗的弧線球”， “香蕉球”由此誕生了，以后許多球星也踢出了美麗的“香蕉球”。,圖10甲所示為貝克漢姆踢出的一個“香蕉球”示意圖，“香蕉球”是怎樣形成的？圖乙所示是足球沒有旋轉(zhuǎn)只發(fā)生平動時的空氣流動情形；圖丙所示是足球沒有平動只發(fā)生旋轉(zhuǎn)時的空氣流動情形；圖丁所示是足球既有平動同時又有旋轉(zhuǎn)時的空氣流動情形，即形成“香蕉球”的情形，一方面空氣迎著球向后流動，另一方面，由于旋轉(zhuǎn)帶來空氣與球之間的摩擦，球周圍的空氣又會被帶著一起旋轉(zhuǎn)，這時，,球旋轉(zhuǎn)的方向與球前進方向相同一側(cè)相對于空氣的速度比另一側(cè)小。物理知識告訴我們：氣體的流速越大，壓強越小，氣體的壓力越小。由于足球兩側(cè)空氣的流動速度不一樣，它們對足球所產(chǎn)生的壓強(壓力)也不一樣，于是，足球在空氣壓力的作用下，被迫向空氣流速大的一側(cè)轉(zhuǎn)彎了，從而形成“香蕉球”。,
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