高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第一節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)課件 新人教版必修2.ppt

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,第五章 曲線運(yùn)動(dòng),第一節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng),,第五章 曲線運(yùn)動(dòng),[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道曲線運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的區(qū)別，理解曲線運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)． 2.掌握物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件及運(yùn)動(dòng)速度的方向，會(huì)判斷曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡． 3.掌握曲線運(yùn)動(dòng)的描述，會(huì)求解曲線運(yùn)動(dòng)的位移、速度． 4.能夠熟練使用平行四邊形定則進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成與分解．,,第五章 曲線運(yùn)動(dòng),一、曲線運(yùn)動(dòng)的位移(閱讀教材P2) 1．坐標(biāo)系的選擇：研究物體在同一平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選擇__________坐標(biāo)系． 2.位移的描述：如圖所示，物體從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，位移大小為l，與x軸夾角為α，則在x方向的分位移為xA＝_________，在y方向的分位移為yA＝__________.,平面直角,lcos α,lsin α,拓展延伸?———————————(解疑難) 1．在曲線運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間內(nèi)位移的大小比該段時(shí)間內(nèi)路程要?。?2．在曲線運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后回到原處，路程不為零，但位移大小等于零．,1.關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的位移，下列說法正確的是( ) A．曲線運(yùn)動(dòng)的位移是曲線 B．只要曲線運(yùn)動(dòng)不停止，曲線運(yùn)動(dòng)的位移就一定越來越大 C．曲線運(yùn)動(dòng)的位移不可能是零 D．做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)水平分位移是4 m，豎直分位移是3 m，則其位移大小為5 m,D,二、曲線運(yùn)動(dòng)的速度(閱讀教材P3～P4) 1．速度的方向：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度沿曲線在這一點(diǎn)的__________． 2．運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的速度____時(shí)刻發(fā)生變化，即速度時(shí)刻發(fā)生變化，因此曲線運(yùn)動(dòng)一定是_______運(yùn)動(dòng)．,切線方向,方向,變速,3．速度的描述:可以用相互垂直的兩個(gè)方向的分矢量來表示.這兩個(gè)分矢量叫做分速度． 如圖，兩個(gè)分速度vx、vy與速度v的關(guān)系是： vx＝__________， vy＝__________.,vcos θ,vsin θ,拓展延伸?———————————(解疑難) 物理中所講的切線方向與數(shù)學(xué)中所講的切線方向的區(qū)別： 物理中所講的“切線方向”是唯一的，而數(shù)學(xué)中所講的“切線方向”有兩個(gè)方向(兩個(gè)方向正好相反)． 如圖所示，虛線MN是曲線上某一點(diǎn)a的切線，在物理學(xué)中，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)從A沿曲線運(yùn)動(dòng)到B，它經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)速度方向(即切線方向)為圖中v1方向；若質(zhì)點(diǎn)從B沿曲線運(yùn)動(dòng)到A，則它經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)速度方向(即切線方向)為圖中的v2方向．,2.(1)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)．( ) (2)變速運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)．( ) (3)曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向一定是變化的．( ) (4)曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小一定是變化的．( ),√,,√,,三、運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例(閱讀教材P4～P6) 1．蠟塊的位置：蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度設(shè)為vy，玻璃管向右勻速移動(dòng)的速度設(shè)為vx.從蠟塊開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻計(jì)時(shí)，于是,在時(shí)刻t，蠟塊的位置P可以用它的x、y兩個(gè)坐標(biāo)表示：x＝__________，y＝__________.,vxt,vyt,過原點(diǎn)的直線,拓展延伸?———————————(解疑難) 求軌跡方程的一般方法：分別寫出x、y軸方向上兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的物體的位置坐標(biāo)方程，消去t，并注意x、y的取值范圍，即可得到y(tǒng)與x的關(guān)系方程，此即軌跡方程． 3.下雨時(shí)，如果沒有風(fēng)，雨滴是豎直下落的，如果有風(fēng)，雨滴是傾斜下落的，為什么？ 提示：有風(fēng)時(shí)，雨滴下落過程中，同時(shí)參與了豎直方向的運(yùn)動(dòng)和水平方向的運(yùn)動(dòng)，合運(yùn)動(dòng)方向傾斜向下．,四、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(閱讀教材P6) 1．從動(dòng)力學(xué)角度看：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向___________________時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)． 2．從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看：物體的加速度方向與它的速度方向__________________時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)． 拓展延伸?———————————(解疑難) 1．不論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，加速度與合力一定同向． 2．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，合力(加速度)一定不為零，可能是恒定不變的，也可能是變化的．,不在同一條直線上,不在同一條直線上,4.關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是( ) A．物體在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng) B．物體在變力作用下一定做曲線運(yùn)動(dòng) C．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度大小一定變化 D．加速度(不為0)不變的運(yùn)動(dòng)可能是曲線運(yùn)動(dòng) 提示：物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合外力與速度不在同一直線上，而不一定是恒力或變力；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向變化，但速度大小和加速度不一定變化．,D,物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)取決于所受合力以及與速度的方向關(guān)系，具體判斷思路如下：,物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷,———————(自選例題，啟迪思維) 1.(2015宣城高一檢測)關(guān)于運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以下說法中正確的是( ) A．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體某段時(shí)間內(nèi)的位移可能為零 B．變速運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng) C．曲線運(yùn)動(dòng)一定是變加速運(yùn)動(dòng) D．加速度不變的運(yùn)動(dòng)一定是直線運(yùn)動(dòng) [解析] 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向時(shí)刻變化，在一段時(shí)間內(nèi)可能回到出發(fā)點(diǎn),A正確．變速運(yùn)動(dòng)可能是速度的方向在變化,也可能是速度的大小在變化,所以不一定是曲線運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤．曲線運(yùn)動(dòng)可能是變加速曲線運(yùn)動(dòng),也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤．加速度不變的運(yùn)動(dòng)可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．,A,2.一個(gè)物體在力F1、F2、F3等幾個(gè)力的共同作用下，做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若突然撤去力F1后，則物體( ) A．可能做曲線運(yùn)動(dòng) B．不可能繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng) C．必然沿F1的方向做直線運(yùn)動(dòng) D．必然沿F1的反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng) [解析] 物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度方向與F1的方向關(guān)系不明確，可能是相同、相反或不在同一條直線上．因此，撤去F1后物體所受合力的方向與速度的方向關(guān)系不確定，所以只有選項(xiàng)A正確．,A,3. (2015天水高一檢測)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到兩個(gè)互成銳角的恒力F1和F2的作用，由靜止開始運(yùn)動(dòng)．若運(yùn)動(dòng)中保持二力方向不變，但讓F1突然增大到F1＋ΔF，則質(zhì)點(diǎn)以后( ) A．一定做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) B．可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng) C．一定做勻變速直線運(yùn)動(dòng) D．可能做變加速曲線運(yùn)動(dòng) [解析]質(zhì)點(diǎn)是受兩恒力F1和F2的作用，從靜止開始沿兩個(gè)力的合力方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F1發(fā)生變化后，F(xiàn)1＋ΔF和F2的合力大小和方向與原合力F合相比均發(fā)生了變化，如圖所示,此時(shí)合外力仍為恒力,但方向與原來的合力方向不同,即與速度方向不相同，所以此后物體將做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故A正確．,A,[感悟提升] (1)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng)． (2)物體所受的合外力為恒力時(shí)，它一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，但可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．,曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡、速度、合力(加速度)之間的關(guān)系． 1．加速度方向與合力方向一致，指向軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)． 2．曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡處于速度方向與合力方向之間，且向合力方向彎曲．,曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡分析,———————(自選例題，啟迪思維) 1.如圖所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A運(yùn)動(dòng)到B，這時(shí)突然使它所受的力反向而大小不變(即由F變?yōu)椋璅)，在此力作用下，物體以后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是( ) A．物體可能沿曲線Ba運(yùn)動(dòng) B．物體可能沿直線Bb運(yùn)動(dòng) C．物體可能沿曲線Bc運(yùn)動(dòng) D．物體可能沿原曲線由B返回A,C,[解析] 物體在A點(diǎn)時(shí)的速度vA沿A點(diǎn)的切線方向，物體在恒力F作用下沿曲線運(yùn)動(dòng)，此力F必有垂直于vA的分量，即力F可能為圖中所示的各種方向之一，當(dāng)物體到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，瞬時(shí)速度vB沿B點(diǎn)的切線方向，這時(shí)受力F′＝－F，即F′可能為圖中所示的方向之一；可知物體以后只可能沿曲線Bc運(yùn)動(dòng)，所以本題的正確選項(xiàng)為C.,2.如圖所示，汽車在一段彎曲水平路面上勻速行駛，關(guān)于它受的水平方向的作用力的示意圖,下列選項(xiàng)中可能正確的是(選項(xiàng)中F為地面對(duì)它的靜摩擦力，F(xiàn)f為它行駛時(shí)所受阻力)( ) [解析]汽車行駛時(shí)所受阻力Ff總與該時(shí)刻它的速度方向相反，故D錯(cuò)誤．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合力的方向不僅與其速度方向成一角度，而且總是指向曲線的“內(nèi)側(cè)”，A、B兩選項(xiàng)中F與Ff的合力方向都不滿足這一條件，只有C選項(xiàng)中F與Ff的合力方向指向曲線的“內(nèi)側(cè)”，所以C正確．,C,3.如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)在恒力F作用下在xOy平面上從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的軌跡，且在A點(diǎn)時(shí)的速度vA與x軸平行，則恒力F的方向可能是( ) A．沿＋x方向 B．沿－x方向 C．沿＋y方向 D．沿－y方向 [解析] 根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力指向曲線內(nèi)側(cè)的特點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)在O點(diǎn)受力方向可能沿＋x方向或－y方向，而在A點(diǎn)速度方向沿＋x可以推知恒力方向不能沿＋x方向，但可以沿－y方向，所以D項(xiàng)正確．,D,[感悟提升] (1)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡與初速度和合外力兩個(gè)因素有關(guān)：軌跡在合外力與速度所夾區(qū)域之間且與速度相切． (2)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度將越來越接近力的方 向，但不會(huì)與力的方向相同．,1．合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：,運(yùn)動(dòng)的合成與分解,2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解包括位移、速度和加速度的合成與分解,這些描述運(yùn)動(dòng)的物理量都是矢量，對(duì)它們進(jìn)行合成與分解時(shí)都要運(yùn)用平行四邊形定則． 3．運(yùn)動(dòng)的分解方法和步驟 理論上講，一個(gè)合運(yùn)動(dòng)可以分解成無數(shù)組分運(yùn)動(dòng)，但在解決實(shí)際問題時(shí)，一定要依據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果進(jìn)行分解． 分解步驟如下： (1)確定合運(yùn)動(dòng)方向(實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向)． (2)分析合運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)效果(例如蠟塊的實(shí)際運(yùn)動(dòng)從效果上就可以看成在豎直方向勻速上升和在水平方向隨管移動(dòng))． (3)依據(jù)合運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果確定分運(yùn)動(dòng)的方向． (4)利用平行四邊形定則、三角形定則或正交分解法作圖，將合運(yùn)動(dòng)的速度、位移、加速度分別分解到分運(yùn)動(dòng)的方向上．,1.降落傘在勻速下降過程中遇到水平方向吹來的風(fēng),風(fēng)速越大，則降落傘( ) A．下落的時(shí)間越短 B．下落的時(shí)間越長 C．落地時(shí)速度越小 D．落地時(shí)速度越大 [解析] 降落傘在勻速下降過程中遇到水平方向吹來的風(fēng)，不會(huì)影響其豎直方向的運(yùn)動(dòng)，所以其下落時(shí)間不會(huì)變化，A、B錯(cuò)；風(fēng)速越大，則降落傘水平方向的速度越大，于是落地時(shí)速度越大，C錯(cuò)、D對(duì)．,———————(自選例題，啟迪思維),D,D,3.直升機(jī)空投物資時(shí)，可以停留在空中不動(dòng)，設(shè)投出的物資離開直升機(jī)后由于降落傘的作用在空中能勻速下落，無風(fēng)時(shí)落地速度為5 m/s.若直升機(jī)停留在離地面100 m高處空投物資,由于風(fēng)力的作用，使降落傘和物資獲得1 m/s 的水平向北的速度，求： (1)物資在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間； (2)物資落地時(shí)速度的大?。?(3)物資在下落過程中水平方向移動(dòng)的距離． [思路探究](1)物資在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與水平速度是否有關(guān)？ (2)有風(fēng)時(shí)，物資同時(shí)參與了哪兩個(gè)運(yùn)動(dòng)？ (3)物資在水平方向上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與豎直方向上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間有什么關(guān)系？,[感悟提升] (1)運(yùn)動(dòng)的合成與分解和力的合成與分解遵從相同的法則，具有類似的規(guī)律． (2)當(dāng)兩個(gè)分速度v1、v2大小一定時(shí)，合速度的大小范圍為：|v1－v2|≤v≤v1＋v2，故合速度可能比分速度大，也可能比分速度小，還有可能跟分速度大小相等． (3)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的分解時(shí)，確定分運(yùn)動(dòng)的方向是關(guān)鍵．,方法技巧——互成角度的兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡的判斷,[范例] 關(guān)于互成角度(非0或180)的兩個(gè)勻變速運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，下述說法中正確的是( ) A．一定是曲線運(yùn)動(dòng) B．可能是直線運(yùn)動(dòng) C．一定是勻變速運(yùn)動(dòng) D．可能是勻速直線運(yùn)動(dòng),BC,[解析] 求解本題，我們可從運(yùn)動(dòng)的合成和力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系兩個(gè)方面進(jìn)行分析判斷． 對(duì)于A、B兩個(gè)選項(xiàng)，從運(yùn)動(dòng)合成的角度看，若兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)均為初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則合運(yùn)動(dòng)必為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，物體做的將是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．從動(dòng)力學(xué)的角度看，此種情況即為靜止物體受兩個(gè)互成角度的恒力作用，因此合力也一定是恒力，物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示．,若兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)中有一個(gè)的初速度不為零，則初速度方向與合加速度方向存在夾角(即初速度方向與合外力方向不在同一直線上)，合運(yùn)動(dòng)必為曲線運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示． 若兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)均為初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則合運(yùn)動(dòng)可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)(合外力或合加速度方向恰與兩初速度的合速度方向相同)，也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(合外力或合加速度方向與兩初速度的合速度方向不在同一直線上)，如圖丙所示，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確． 對(duì)于選項(xiàng)C，關(guān)鍵在于弄清勻變速運(yùn)動(dòng)的概念．物體在恒力作用下所做的加速度恒定不變的運(yùn)動(dòng)，不管是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)，都叫做勻變速運(yùn)動(dòng)，故C是正確的． 由于兩個(gè)互成角度的加速度的合加速度一定不等于零，故合運(yùn)動(dòng)不可能是勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的．,[歸納提升]兩個(gè)互成角度的直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡,由兩分運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及合初速度與合加速度的方向關(guān)系決定，故判斷此類問題可分三步進(jìn)行． 第一步：把兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的初速度合成． 第二步：把兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的加速度合成． 第三步：觀察合初速度與合加速度的方向關(guān)系． (1)a＝0：勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止． (2)a恒定：性質(zhì)為勻變速運(yùn)動(dòng)，其可分為：①v、a同向，勻加速直線運(yùn)動(dòng)；②v、a反向，勻減速直線運(yùn)動(dòng)；③v、a成某一角度，勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(軌跡在v、a之間，且和速度v的方向相切，方向逐漸向a的方向接近，但不可能達(dá)到)． (3)a變化：性質(zhì)為變加速運(yùn)動(dòng)．,在光滑平面上的一運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)以速度v通過原點(diǎn)O，v與x軸成α角(如圖所示)，與此同時(shí)，質(zhì)點(diǎn)上加有沿x軸正方向的恒力Fx和沿y軸正方向的恒力Fy，則( ) A．因?yàn)橛蠪x，質(zhì)點(diǎn)一定做曲線運(yùn)動(dòng) B．如果FyFx，質(zhì)點(diǎn)向y軸一側(cè)做曲線運(yùn)動(dòng) C．如果Fy＝Fx tan α，質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng) D．如果FxFycot α，質(zhì)點(diǎn)向x軸一側(cè)做曲線運(yùn)動(dòng),CD,