资源描述
1 曲线运动,1.知道曲线运动是变速运动，知道曲线运动的速度方向，并会把速度进行正交分解 2学会用实验探究的方法研究曲线运动，知道运动的合成与分解的概念及其遵循平行四边形定则 3知道物体做曲线运动的条件，会判断做曲线运动的物体所受合外力的大致方向 4会运用运动的合成和分解研究实际物体的运动.,1.曲线运动：物体的运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动 2坐标系的选择 研究物体在同一平面内做曲线运动时，应选择_坐标系,曲线运动的位移,平面直角,3位移的描述 对于做曲线运动的物体，其位移应尽量用坐标轴方向的_来表示，若以起点为坐标原点，则已知A点的_，就可以确认位移OA了,分矢量,位置坐标xA、yA,图5-1-1,思考1：上图中位移OA的大小为多少？,1如图5-1-2所示，曲线OA是某质点的运动轨迹，试求质点从O点运动到A点的位移大小 图5-1-2,1.速度的方向 质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的_ 2运动性质 做曲线运动的质点的速度_时刻发生变化，即速度时刻发生变化，因此曲线运动一定是_运动,曲线运动的速度,切线方向,方向,变速,3速度的描述 可以用相互垂直的两个方向的分矢量来表示这两个分矢量叫做分速度如图5-1-3，两个分速度vx、vy与速度v的关系是：vx_，vy_.,vcos ,vsin ,图5-1-3,思考2：物理中所讲的“切线方向”与数学中所讲的“切线方向”有什么区别？ 提示：物理中所讲的“切线方向”是唯一的，而数学中所讲的“切线方向”有两个方向(两个方向正好相反),2.图5-1-4是抛出的铅球运动轨迹示意图(把铅球看成质点)画出铅球沿这条曲线运动时在A、B、C、D、E各点的速度方向及铅球在各点的加速度方向(空气阻力不计) 图5-1-4,解析 曲线运动中物体在某位置处的速度方向沿曲线上这一点的切线方向，如图甲所示；在运动过程中，物体只受重力，方向竖直向下，所以加速度竖直向下，如图乙所示 答案 见解析,1蜡块的位置 蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为vy，玻璃管向右匀速移动的速度设为vx.从蜡块开始运动的时刻计时，于是，在时刻t，蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示：x_，y_.,运动描述的实例,图5-1-5,vxt,vyt,2蜡块的速度 速度的大小v_，速度的方向满足tan _. 3蜡块运动的轨迹 y_是一条_,过原点的直线,温馨提示：蜡块同时所做的匀速上升和匀速向右的运动叫分运动，沿倾斜方向的匀速运动叫合运动,思考3：水平速度增大时，竖直速度也跟着增大吗？ 提示：水平速度和竖直速度彼此是独立的，水平速度增大时，竖直速度不变,3如图5-1-6所示，竖直放置的玻璃管中注满清水，且其两端均封闭，玻璃管内有一个红蜡块能在水中以v10.1 m/s的速度匀速上浮红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平向右匀速运动，测得红蜡块的实际运动方向与水平方向的夹角为30.则：,图5-1-6,(1)玻璃管水平方向的移动速度v2约为 ( ) A0.1 m/s B0.2 m/s C0.17 m/s D无法确定 (2)若玻璃管的长度为1.0 m，则当红蜡块从玻璃管底端上浮到顶端的过程中，玻璃管水平运动的距离约为 ( ) A1.0 m B2.0 m C1.7 m D0.5 m,解析 (1) (2) 答案 (1)C (2)C,1.动力学条件：当物体所受合力的方向与它的速度方向不在_时，物体做曲线运动 2运动学条件：当物体的加速度方向与它的速度方向 时，物体做曲线运动,物体做曲线运动的条件,思考4：物体做曲线运动时，合力可能为零吗？ 提示：若物体所受合力为零，物体将做匀速直线运动，所以做曲线运动的物体，所受合力一定不为零,同一直线上,不在同一直线上,4.一个物体在力F1、F2、F3等几个力的共同作用下，做匀速直线运动若突然撤去力F1后，则物体 ( ) A可能做曲线运动 B不可能继续做直线运动 C必然沿F1的方向做直线运动 D必然沿F1的反方向做匀加速直线运动 解析 物体做匀速直线运动的速度方向与F1的方向关系不明确，可能是相同、相反或不在同一条直线上因此，撤去F1后物体所受合力的方向与速度v的方向关系不确定，所以选项中只有A正确 答案 A,1.物体的受力与运动性质,物体的受力与运动性质,2几种常见的运动形式,【典例1】 (2013南通高一检测)关于运动的性质，以下说法中正确的是 ( ) A曲线运动一定是变速运动 B变速运动一定是曲线运动 C曲线运动一定是变加速运动 D加速度不变的运动一定是直线运动,解析 做曲线运动的物体速度方向时刻变化，所以曲线运动一定是变速运动，A正确变速运动可能是速度的方向在变化，也可能是速度的大小在变化，所以不一定是曲线运动，B错误曲线运动可能是变加速曲线运动，也可能是匀变速曲线运动，C错误加速度不变的运动可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动，D错误 答案 A,曲线运动性质的两种判断方法 (1)看物体的合外力若物体的合外力为恒力，则它做匀变速曲线运动；若物体的合外力为变力，则它做非匀变速曲线运动 (2)看物体的加速度若物体的加速度不变，则它做匀变速曲线运动；若物体的加速度变化，则它做非匀变速曲线运动,特别提醒 曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动,【跟踪1】 下列关于运动状态与受力关系的说法中，正确的是 ( ) A物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定变化 B物体在恒力作用下，一定做匀变速直线运动 C物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外力为零 D物体做曲线运动时，受到的合外力可以是恒力,解析 根据牛顿第二定律，当物体所受合外力不等于零时，其运动状态就要发生变化若合外力的方向跟物体的速度方向成一定角度时，合外力产生的加速度方向跟速度方向也成一定角度，因此物体的速度不仅方向一定发生变化，而且大小也发生变化，即物体应做曲线运动物体做曲线运动时，所受合外力可以是恒力，也可以是变力 答案 CD,1.合运动与分运动 如果某物体同时参与了几个不同方向上的运动，那么这个物体的实际运动就叫那几个运动的合运动，而把那几个运动叫做这个实际运动的分运动 2运动的合成与分解 由分运动求合运动的过程叫做运动的合成，由合运动求分运动的过程叫做运动的分解 3运动的合成与分解所遵循的规律 平行四边形定则,运动的合成与分解,【典例2】 2012年1月底，欧洲东部一些国家受到近年来最严重的暴风雪袭击，当局不得不出动军用直升机为被困灾民空投物资直升机空投物资时，可以停留在空中不动，设投出的物资离开飞机后由于降落伞的作用在空中能匀速下落，无风时落地速度为5 m/s.若飞机停留在离地面100 m高处空投物资，由于风的作用，使降落伞和物资获得1 m/s的水平向北的速度，求： (1)物资在空中运动的时间； (2)物资落地时速度的大小； (3)物资在下落过程中水平方向移动的距离,解析 如图所示，物资的实际运动可以看做是竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀速直线运动两个分运动的合运动,合运动与分运动关系的四个特性 (1)等效性：各分运动的共同效果与合运动的效果相同 (2)等时性：各分运动与合运动同时发生和结束，时间相同 (3)独立性：各分运动之间互不相干，彼此独立，互不影响 (4)同体性：各分运动与合运动是同一物体的运动,【跟踪2】 质量m2 kg的物体在光滑平面上运动，其分速度vx和vy随时间变化的图象如图5-1-7中(a)、(b)所示，求： (1)物体的初速度； (2)t8 s时物体的速度； (3)t4 s时物体的位移大小,图5-1-7,答案 (1)3 m/s，方向沿x轴正方向 (2)5 m/s，方向与x轴夹角为53 (3)12.6 m,1.从运动学角度和动力学角度理解物体做曲线运动的条件 (1)从运动学角度：质点加速度的方向与速度的方向不在同一条直线上时，质点做曲线运动 (2)从动力学角度：质点所受合力的方向与速度方向不在同一条直线上时，质点做曲线运动,物体做曲线运动的条件,2曲线运动的轨迹特点：做曲线运动的物体，总是要受到与运动方向不在同一直线上的力的作用，使其运动轨迹发生改变，其改变后的轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间，且合外力总指向运动轨迹的凹侧，如图5-1-8所示,图5-1-8,【典例3】 “神舟九号”已于2012年6月与在轨的“天宫一号”实现交会对接如图所示，“神舟九号”在飞行过程中，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐减小在此过程中“神舟九号”所受合力方向可能是下列图中的 ( ),解析 做曲线运动的物体的运动轨迹向合力方向弯曲，A、D错误；卫星速度减小，表明它所受的合力沿切线方向的分力与速度方向相反，如图所示，故B错误，C正确 答案 C,1.从力的效果理解曲线运动的条件 当物体受到的合外力的方向跟物体的速度方向不在一条直线上，而是成一定角度时，合外力产生的加速度的方向跟速度方向也成一定角度把加速度沿速度方向和垂直速度的两个方向分解，如图5-1-9所示,图5-1-9,沿速度方向的加速度，可使速度v增大(a1与v同向)或减小(a1与v反向)；垂直速度方向的加速度，可使v的方向改变所以物体做曲线运动时，a2一定不等于零，合加速度一定与速度不共线 2结论 (1)合外力与速度夹角为锐角时，物体做曲线运动，速率越来越大；(2)合外力与速度夹角为直角时，物体做曲线运动，速率不变； (3)合外力与速度夹角为钝角时，物体做曲线运动，速率越来越小,【跟踪3】 如图5-1-10所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中以速度v匀速上浮红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平匀加速向右运动，则蜡块的轨迹可能是( ) A直线P B曲线Q C曲线R D无法确定,图5-1-10,解析 红蜡块在竖直方向上做匀速直线运动，在水平方向上做匀加速直线运动，所受合力水平向右，合力与合速度不共线，红蜡块的轨迹应为曲线，A错误由于做曲线运动的物体所受合力应指向轨迹的凹侧，故B正确，C、D错误 答案 B,物理建模1 运动合成与分解的典型实例小船渡河问题 模型特点 1条件：河岸为平行直线，水流速度v水恒定，船相对静水的速度v船大小一定，河宽设为d. 2常见问题：小船渡河问题可以分为四类，即能否垂直于河岸过河、过河时间最短、过河位移最短和躲避障碍，考查最多的是过河时间最短和过河位移最短的问题,处理方法 1渡河时间最短问题,图5-1-11,图5-1-12,典例剖析 【典例】 小船在200 m宽的河中横渡，水流速度是2 m/s，小船在静水中的航速是4 m/s.求： (1)要使小船渡河耗时最少，应如何航行？ (2)要使小船航程最短，应如何航行？,答案 (1)船头正对河岸航行耗时最少，最短时间为50 s. (2)船头偏向上游，与河岸成60角，最短航程为200 m.,【审题技巧】 对小船渡河问题，要注意以下三点：,【我来冲关】 在一次漂流探险中，探险者驾驶摩托艇想上岸休息，江岸是平直的，江水沿江向下流速为v，摩托艇在静水中航速为u，探险者离岸最近点O的距离为d.如果探险者想在最短的时间内靠岸，则摩托艇登陆的地点离O的距离为多少？,图5-1-13,【状元微博】,一、对曲线运动的理解 1如图5-1-14所示，物体沿曲线由a点运动至b点，关于物体在ab段的运动，下列说法正确的是 ( ) A物体的速度可能不变 B物体的速度不可能均匀变化 Ca点的速度方向由a指向b Dab段的位移大小一定小于路程,5-1-14,解析 做曲线运动的物体速度方向时刻改变，即使速度大小不变，速度方向也在不断发生变化，故A错误；做曲线运动的物体必定受到力的作用，当物体所受的力为恒力时，物体的加速度恒定，速度均匀变化，故B错误；a点的速度沿a点的切线方向，故C错误；做曲线运动的物体的位移大小必小于路程，故D正确 答案 D,2下列几种说法正确的是 ( ) A物体受到变力作用，一定做曲线运动 B物体受到恒力作用，一定做匀变速直线运动 C物体所受的合外力方向与速度方向有夹角时，一定做曲线运动 D物体所受的合外力方向不断改变时，一定做曲线运动 解析 根据牛顿第二定律F合ma，知力的变化会导致加速度发生变化，而力和加速度均是矢量，包括大小和方向当a的方向和v的方向不在同一直线上时，物体做曲线运动故选C. 答案 C,二、运动的合成与分解 3关于运动的合成与分解，下列说法中正确的是( ) A由两个分运动求合运动，合运动是唯一确定的 B由合运动分解为两个分运动，可以有不同的分解方法 C物体只有做曲线运动时，才能将这个运动分解为两个分运动 D任何形式的运动都可以用几个分运动代替,解析 根据平行四边形定则，两个分运动的合运动就是以两个分运动为邻边的平行四边形的对角线，故选项A正确而将合运动分解为两个分运动时，可以在不同方向上分解，从而得到不同的解，故选项B正确任何形式的运动都可以分解，如竖直下抛运动可分解成自由落体运动和向下的匀速直线运动，故选项C错误，选项D正确 答案 ABD,4如图5-1-15所示，一块橡皮用细线悬挂于O点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度 ( ) A大小和方向均不变 B大小不变，方向改变 C大小改变，方向不变 D大小和方向均改变,图5-1-15,解析 橡皮参与了两个分运动，一个是沿水平方向与铅笔速度相同的匀速直线运动，另一个是沿竖直方向与铅笔移动速度大小相等的匀速直线运动，这两个直线运动的合运动是斜向上的匀速直线运动，故选项A正确 答案 A,5一物体在水平面上运动，以物体运动的起点作为坐标原点建立直角坐标系，下表中记录了物体在x轴、y轴方向的速度变化情况物体的质量为m4 kg，由表中提供的数据可知物体所受合外力的大小为_N，该物体所做运动的性质为_.,答案 14.4 匀加速曲线运动,三、小船渡河问题 6小船在200 m宽的河中横渡，水流速度为3 m/s，船在静水中的航速是5 m/s，求： (1)当小船的船头始终正对对岸行驶时，它将在何时、何处到达对岸？ (2)要使小船到达河的正对岸，应如何行驶？多长时间能到达对岸？(sin370.6),答案 (1)40 s 下游120 m (2)船头与岸的上游成53 50 s,1曲线运动的特点 (1)速度方向：时刻改变，某时刻的速度方向沿曲线上物体所处位置的切线方向 (2)运动性质：变速运动 (3)受力：合力与速度方向不共线 (4)位移与路程的关系：位移大小小于路程 (5)合力：合力不为零，指向曲线凹侧 (6)轨迹：夹在速度与合力的方向之间,2合运动与分运动的关系 (1)等效性 (2)等时性 (3)独立性 (4)同体性,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
展开阅读全文