高中物理 第5章 曲线运动 第1节 曲线运动课件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修2 曲线运动 第五章 第一节曲线运动 第五章 日常生活中曲线运动是最常见的运动 如 抛出的石块在空中的运动 沿弧形跑道运动的学生等等 曲线运动具有什么特点 怎样研究这类运动遵循的规律 现在让我们一起探究这些问题 定义 质点运动的轨迹是 的运动 曲线运动 1 坐标系的选择研究曲线运动时通常建立 坐标系 曲线运动的位移 曲线 平面直角 2 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 如图 当物体由O运动到A点时 可以用A点的 来表示位移矢量l 分矢量 位置坐标 xA yA 1 速度的方向质点在某一点的速度的方向 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表示 这两个分矢量叫做 如图 两个分速度vx vy与速度v的关系是 vx vy 分速度 vcos vsin 1 蜡块的运动当蜡块在竖直玻璃管内向上匀速运动的同时 让玻璃管向右做匀速直线运动 则蜡块就参与了 方向和 方向的两个不同的分运动 运动描述的实例 竖直 水平 2 蜡块的位置以蜡块的初始位置为坐标原点 水平向右和竖直向上的方向分别为x y轴的正方向建立坐标系 如图所示 位置P可以用它的x y两个坐标表示x y vxt vyt 3 蜡块的速度速度的大小 v 速度的方向 tan 角 表示v的方向与x轴的夹角 4 蜡块的运动轨迹y 是一条 过原点的直线 1 从动力学的角度看当物体所受合力的方向跟它的速度方向 时 物体做曲线运动 2 从运动学的角度看当物体的加速度与它的速度方向 时 物体做曲线运动 物体做曲线运动的条件 不在同一条直线上 不在一条直线上 一 对曲线运动的理解1 曲线运动的速度 1 曲线运动中质点在某一时刻 或某一位置 的速度方向 就是质点从该时刻 或该点 脱离曲线后自由运动的方向 也就是曲线上这一点的切线方向 2 速度是一个矢量 既有大小 又有方向 假如在运动过程中只有速度大小的变化 而物体的速度方向不变 则物体只能做直线运动 因此 若物体做曲线运动 表明物体的速度方向发生了变化 2 曲线运动的性质 1 运动学角度 由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化 不管速度大小是否变化 因其矢量性 物体的速度时刻在变化 所以曲线运动一定是变速运动 2 动力学角度 曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受合外力的情况 合外力为恒力 物体做匀变速曲线运动 合外力为变力 物体做非匀变速曲线运动 3 几种常见的运动形式 特别提醒 1 曲线运动一定是变速运动 但是变速运动不一定是曲线运动 2 物体的合外力为恒力时 它一定做匀变速运动 但可能是匀变速直线运动 也可能是匀变速曲线运动 答案 如图所示 匀变速 二 对物体做曲线运动条件的理解1 物体做曲线运动的条件 1 从运动学角度看物体要做曲线运动 必须满足以下三个条件 要有初速度 即v0 0 加速度不为零 物体加速度的方向与速度方向不在同一条直线上 2 从动力学的角度看物体所受的合外力跟它的速度方向不在同一直线上 2 曲线运动条件的应用 1 判断受力的方向 无力不拐弯 拐弯必有力 做曲线运动物体的运动轨迹必定在物体速度方向和所受合外力方向之间 并且合外力F的方向一定指向轨迹的凹侧 2 判断轨迹弯曲的方向 做曲线运动的物体 其轨迹向合外力所指的方向弯曲 3 合外力的方向决定物体运动的性质设物体受到的合外力的方向和速度的方向的夹角为 则 答案 bc不在解析 当磁铁放在A位置时 小钢珠受到的合外力与v0的方向在一条直线上 则小钢珠的运动轨迹为b 当磁铁放在B位置时 小钢珠受到b到d之间的合外力的作用 则小钢珠的运动轨迹为c 物体做曲线运动时所受合外力的方向与速度方向不在一条直线上 三 运动的合成与分解1 合运动与分运动如果物体同时参与了几个运动 那么物体实际发生的运动就是合运动 参与的那几个运动就是分运动 2 合运动与分运动的关系 3 合运动与分运动的求法 1 运动合成与分解 已知分运动求合运动 叫运动的合成 已知合运动求分运动 叫运动的分解 2 运动合成与分解的法测 合成和分解的内容是位移 速度 加速度的合成与分解 这些量都是矢量 遵循的是平行四边形定则 3 运动合成与分解的方法 在遵循平行四边形定则的前提下 处理合运动和分运动关系时要灵活采用方法 或用作图法 或用解析法 依情况而定 可以借鉴力的合成和分解的知识 具体问题具体分析 特别提醒 1 合运动一定是物体的实际运动 在运动的合成与分解时所做的平行四边形中合运动是平行四边形的对角线 2 运动的合成与分解与力的合成与分解方法完全相同 之前所学的力的合成与分解的规律及方法可以直接应用到运动的合成与分解 答案 B 解析 根据运动的合成知合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线上 但其加速度的方向和大小不变 所以消防队员做匀变速曲线运动 故A C错误 B正确 将消防队员的运动分解为水平方向和竖直方向 知水平方向上的合速度为匀速后退的速度和沿梯子方向的速度在水平方向上的分速度的合成 因为沿梯子方向的速度在水平方向上的分速度在变 所以消防队员水平方向的速度在变 故D错误 对曲线运动的理解 解析 过山车做曲线运动 其速度方向时刻变化 速度是矢量 故过山车的速度是变化的 即过山车做变速运动 A错 B对 做变速运动的物体具有加速度 由牛顿第二定律可知物体所受合力一定不为零 C错 过山车经过A点时速度方向竖直向上 经过C点时速度方向竖直向下 D错 答案 B 答案 A解析 物体在恒力作用下可以使物体做加速度不变的匀变速曲线运动 故A正确 B C错误 物体在变力作用下可以使物体做变速直线运动 故D错误 物体做曲线运动的条件 解析 质点在恒力作用下产生恒定的加速度 加速度恒定的运动一定是匀变速运动 由题意可知 当突然撤去F1而保持F2 F3不变时 质点受到的合力大小与F1等大 方向与F1方向相反 故一定做匀变速运动 在撤去F1之前 质点保持平衡 有两种可能 一是质点处于静止状态 则撤去F1后 它一定做匀变速直线运动 其二是质点处于匀速直线运动状态 则撤去F1后 质点可能做直线运动 条件是F1的方向和速度方向在一条直线上 也可能做曲线运动 条件是F1的方向和速度方向不在一条直线上 综上所述 A正确 B C D错误 答案 A 点评 粗心的同学往往会将 平衡状态 仅仅理解为 静止状态 而忽略了匀速直线运动状态 从而误认为质点一定做匀变速直线运动 因此要全面分析问题 认真思考问题中可能出现的各种情况 答案 C解析 汽车运动的速度方向沿其轨迹的切线方向 由于速度减小 则合力方向与速度方向间的夹角大于90 且合力指向弯曲的内侧方向 故选C 运动的合成与分解 1 物体受到的合力和初速度 2 t 8s时物体的速度 3 t 4s时物体的位移 4 物体的运动轨迹方程 点评 已知分运动求合运动 要注意各分运动的等时性和矢量 速度 位移 加速度等 合成的平行四边形定则的应用 答案 D 用运动的合成与分解处理渡河问题 1 欲使船以最短时间渡河 航向怎样 最短时间是多少 船发生的位移有多大 2 欲使船以最小位移渡河 航向又怎样 渡河所用时间是多少 答案 见解析 答案 C 易错点 没有正确理解运动效果引起错解案例 如图所示 一人站在岸上 利用绳和定滑轮 拉船靠岸 在某一时刻绳的速度为v 绳AO段与水平面夹角为 OB段与水平面夹角为 不计摩擦和轮的质量 则此时小船的速度多大 易错分析 在解答本题时易犯错误具体分析如下 如图 将速度v分解为v1和v2 v1 vsin v2 vcos 所以船靠岸的速度是v船 v2 vcos 此错误的原因在于不清楚运动所引起的效果是速度分解的依据 将绳子的速度误认为是合运动 正确答案 v cos