高中物理5-1曲線運(yùn)動(dòng)54張
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●情景切入 在自然界和技術(shù)中,曲線運(yùn)動(dòng)隨處可見(jiàn),如斜向噴出的水(圖1),在彎曲公路上奔馳的汽車(圖2),游樂(lè)場(chǎng)的過(guò)山車(圖3)等等,它們的運(yùn)動(dòng)都是曲線運(yùn)動(dòng).那么曲線運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律?我們?nèi)绾蝸?lái)研究曲線運(yùn)動(dòng)?這一章我們就來(lái)探究這些問(wèn)題.,●知識(shí)導(dǎo)航 本章以曲線運(yùn)動(dòng)的兩種特殊情況——平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)為例,研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件和規(guī)律. 本章所研究的運(yùn)動(dòng)形式不同于前面的直線運(yùn)動(dòng),但研究的方法仍與前面一致,即根據(jù)牛頓第二定律研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.所以本章知識(shí)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線運(yùn)動(dòng)形式下的具體應(yīng)用.學(xué)好本章的概念和規(guī)律,將加深對(duì)速度、加速度及其關(guān)系的理解,加深對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解.提高應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.,本章內(nèi)容可劃分為三個(gè)單元: 第一單元:(第1節(jié))講述了曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件. 第二單元:(第2、3節(jié))闡述了平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律. 第三單元:(第4~7節(jié))學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的描述方法和基本規(guī)律及勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用實(shí)例. 分析和解決實(shí)際問(wèn)題是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn).,●學(xué)法指導(dǎo) 1.對(duì)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件,要從力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因的角度來(lái)理解,物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),速度的方向時(shí)刻在變化,不管速率是否變化,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定在變化,所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體必有加速度,所以受合外力肯定不為零. 2.掌握用平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)解決一些題目的方法,關(guān)鍵是將平拋物體的運(yùn)動(dòng)正確分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)分析,而分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性是聯(lián)系分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的橋梁.,任何做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,如果在兩個(gè)互相垂直的方向上一個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng),另一個(gè)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則該物體所做的運(yùn)動(dòng)就類似平拋運(yùn)動(dòng).解類似平拋問(wèn)題的方法和解平拋問(wèn)題的方法相同. 3.做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受外力的合力,沿徑向的分力(指向圓心)是改變速度方向,產(chǎn)生向心加速度的原因;沿切線方向的分力是改變速度大小,產(chǎn)生線加速度的原因,如果切線方向上分力為零,外力的合力始終指向圓心且大小不變,物體就做勻速圓周運(yùn)動(dòng).,在雨天,我們可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)雨傘的方法來(lái)甩掉雨傘上的水滴,雨傘慢轉(zhuǎn)時(shí),水滴飛不出去;雨傘轉(zhuǎn)動(dòng)快到一定程度,水滴就會(huì)沿著傘的邊緣飛出,如圖所示,你能判斷出傘是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的嗎?,1.曲線運(yùn)動(dòng)的位移 (1)建立坐標(biāo)系:在研究做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的位移時(shí),應(yīng)選擇____________. (2)描述法:對(duì)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,其位移應(yīng)盡量用坐標(biāo)軸方向的________來(lái)表示. 2.曲線運(yùn)動(dòng)的速度 曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是在曲線上某點(diǎn)的________方向,是時(shí)刻________的,具有加速度,因此曲線運(yùn)動(dòng)一定是________運(yùn)動(dòng),但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng).,3.運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例 在用玻璃管和紅蠟塊觀察物體在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)中,若蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度設(shè)為vy,玻璃管向右勻速運(yùn)動(dòng)的速度設(shè)為vx,從蠟塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻計(jì)時(shí).于是,在時(shí)刻t,蠟塊的位置坐標(biāo)是:x=__________;y=________;蠟塊的速度大小v=________. 4.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 如圖所示,桌面上沿直線運(yùn)動(dòng)的鋼球在磁鐵的吸引力作用下做________,這說(shuō)明物體受力的方向與速度方向________時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng).,運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線的運(yùn)動(dòng)叫曲線運(yùn)動(dòng).如月球圍繞地球的運(yùn)動(dòng)(如圖),水平拋出的小球等.,研究曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)通常建立平面直角坐標(biāo)系(如圖).,當(dāng)物體由O運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí),可以用A點(diǎn)的坐標(biāo)xA、yA來(lái)表示位移矢量l.,(1)曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度方向,就是質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻(或該點(diǎn))脫離曲線后自由運(yùn)動(dòng)的方向,也就是曲線上這一點(diǎn)的切線方向. (2)速度是一個(gè)矢量,既有大小,又有方向,假如在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有速度大小的變化,而物體的速度方向不變,則物體只能做直線運(yùn)動(dòng).因此,若物體做曲線運(yùn)動(dòng),表明物體的速度方向發(fā)生了變化.,特別提醒: 因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)在曲線運(yùn)動(dòng)中的速度方向時(shí)刻在改變.所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng).但是,變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng).,(2011·江蘇鹽城中學(xué)高一檢測(cè))如圖所示為物體沿曲線從E運(yùn)動(dòng)到F,則物體經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)的速度方向沿( ) A.Pa方向 B.Pb方向 C.Pc方向 D.Pd方向 答案:C,1.實(shí)驗(yàn)探究:蠟塊的運(yùn)動(dòng) (1)實(shí)驗(yàn)條件:當(dāng)蠟塊在豎直玻璃管內(nèi)向上勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí),讓玻璃管向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),則蠟塊就參與了豎直方向、水平方向的兩個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng).,(2)蠟塊的位置:以蠟塊的初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右和豎直向上的方向分別為x、y軸的 正方向建立坐標(biāo)系,如圖所示.位置P可以用它的x、y兩個(gè)坐標(biāo)表示 x=vxt,① y=vyt.②,2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng) (1)物理學(xué)上把類似蠟塊在傾斜方向上的實(shí)際運(yùn)動(dòng)叫合運(yùn)動(dòng),而把其余具有某一方向效果的運(yùn)動(dòng)稱為分運(yùn)動(dòng),如蠟塊豎直方向上和水平方向上的運(yùn)動(dòng). (2)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的特征 ①運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性:一個(gè)物體同時(shí)參與兩個(gè)(或多個(gè))運(yùn)動(dòng),其中的任一個(gè)運(yùn)動(dòng)不會(huì)因有另外的分運(yùn)動(dòng)的存在而有所改變. ②運(yùn)動(dòng)的同時(shí)性:各分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)總是同時(shí)開(kāi)始,同時(shí)結(jié)束,經(jīng)歷的時(shí)間一定相等.,③運(yùn)動(dòng)的等效性:各分運(yùn)動(dòng)的疊加與合運(yùn)動(dòng)有相同的效果. (3)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 ①如果某物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng),那么這物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就叫做那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng),那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做這個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng).已知分運(yùn)動(dòng)情況求合運(yùn)動(dòng)情況叫運(yùn)動(dòng)的合成,已知合運(yùn)動(dòng)情況求分運(yùn)動(dòng)情況叫運(yùn)動(dòng)的分解. ②運(yùn)動(dòng)合成與分解的運(yùn)算法則:運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述物體運(yùn)動(dòng)的各物理量即位移、速度、加速度的合成與分解.由于它們都是矢量,所以它們都遵循矢量的合成與分解法則.,(2009·廣東高考)船在靜水中的航速為v1,水流的速度為v2.為使船行駛到河正對(duì)岸的碼頭,則v1相對(duì)v2的方向應(yīng)為( ),答案:C 解析:根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的知識(shí),可知要使船垂直到達(dá)對(duì)岸,即要船的合速度指向?qū)Π叮鶕?jù)平行四邊行定則,C正確.,(1)當(dāng)物體所受的合力方向跟它的速度方向不在同一條直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng). (2)當(dāng)物體受恒力作用做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),為勻變速曲線運(yùn)動(dòng).當(dāng)物體受變力作用做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),為非勻變速曲線運(yùn)動(dòng). (3)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)的軌跡始終處在合外力與速度方向的夾角之中,并且合外力F的方向一定指向軌跡的凹側(cè).,特別提醒: 根據(jù)牛頓第二定律,物體的加速度方向與其合外力方向一致.因此物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件還可以表述為:物體的加速度方向與它的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上.,(2011·襄州一中、棗陽(yáng)一中、宜城一中、曾都一中聯(lián)考)在做《探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件》實(shí)驗(yàn)時(shí),得出下列結(jié)論,正確的是( ) A.物體在恒力作用下不可能做曲線運(yùn)動(dòng) B.物體在變力作用下不可能做直線運(yùn)動(dòng) C.只有力與運(yùn)動(dòng)方向垂直才可能做曲線運(yùn)動(dòng) D.只要合力與運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上將做曲線運(yùn)動(dòng) 答案:D,(2011·保定一中高一檢測(cè))關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的速度,下列說(shuō)法正確的是( ) A.速度的大小與方向都在時(shí)刻變化 B.速度的大小不斷發(fā)生變化,速度的方向不一定發(fā)生變化 C.速度的方向不斷發(fā)生變化,速度的大小不一定發(fā)生變化 D.質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向是沿曲線上該點(diǎn)的切線方向,解析:物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的方向沿曲線的切線方向,而曲線上不同點(diǎn)的切線方向是不同的,所以速度的方向是不斷發(fā)生變化的;如果沒(méi)有沿切線方向的合力作用,速度的大小是不會(huì)發(fā)生變化的. 答案:CD 點(diǎn)評(píng):曲線運(yùn)動(dòng)中的速度的方向取決于物體所在處的切線方向,切線方向不同時(shí),速度方向也就不同;速度的大小是否發(fā)生變化,取決于有沒(méi)有沿切線方向的合力作用.,在彎道上高速行駛的賽車,突然后輪脫離賽車,關(guān)于脫離了的后輪的運(yùn)動(dòng)情況以下說(shuō)法正確的是( ) A.仍然沿著汽車行駛的彎道運(yùn)動(dòng) B.沿著與彎道垂直的方向飛出 C.沿著脫離時(shí)輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng),離開(kāi)彎道 D.上述情況都有可能 答案:C,解析:由于車輪原隨賽車做曲線運(yùn)動(dòng),脫離賽車時(shí)車輪的速度方向?yàn)閺澋赖那芯€方向,由此可知C正確.,(2010·江蘇物理)如圖所示,一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動(dòng),運(yùn)動(dòng)中始終保持懸線豎直,則橡皮運(yùn)動(dòng)的速度( ) A.大小和方向均不變 B.大小不變,方向改變 C.大小改變,方向不變 D.大小和方向均改變,解析:設(shè)鉛筆的速度為v,如圖所示橡皮的速度分解成水平方向的v1和豎直方向的v2.因該過(guò)程中懸線始終豎直,故橡皮水平方向的速度與鉛筆移動(dòng)速度相同,即v1=v.因鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右移動(dòng),故懸線豎直方向長(zhǎng)度減小的速度大小與鉛筆移動(dòng)速度的大小相等,則橡皮豎直方向速度的大小也與鉛筆移動(dòng)速度的大小相等,即v2=v.又因v1、v2的大小、方向都不變,故合速度(即橡皮運(yùn)動(dòng)的速度)大小、方向都不變,選項(xiàng)A正確.,答案:A 點(diǎn)評(píng):本題考查了運(yùn)動(dòng)的分解,主要考查學(xué)生的理解能力和推理能力.,(2011·福建師大附中高一檢測(cè))如圖甲所示,在長(zhǎng)約80cm~100cm一端封閉的玻璃管中注滿清水,水中放一個(gè)用紅蠟做成的小圓柱體(小圓柱體恰能在水中勻速上浮),將玻璃管的開(kāi)口端用膠塞塞緊.然后將玻璃管豎直倒置,在紅蠟塊勻速上浮的同時(shí)使玻璃管緊貼黑板面水平向右勻加速移動(dòng),在正對(duì)黑板面將看到紅蠟塊相對(duì)于黑板面的移動(dòng)軌跡可能是下圖中的( ) 答案:C,如圖所示,拋出的石子做拋體運(yùn)動(dòng),試在圖中畫(huà)出石子沿這條曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)在A、B、C、D各點(diǎn)的速度方向和所受力的示意圖.,解析:圖中虛線即是該拋體運(yùn)動(dòng)的軌跡,由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度沿曲線的切線方向,則可作出各點(diǎn)的速度方向,而各點(diǎn)所受重力始終是豎直向下的,則可作出各點(diǎn)所受重力方向如圖所示.,點(diǎn)評(píng):由圖所示,該拋體運(yùn)動(dòng)之所以做曲線運(yùn)動(dòng),是由于物體的速度方向始終和物體所受的重力有一夾角,重力此時(shí)不僅改變石子速度的大小,而且改變速度的方向.,鏈球運(yùn)動(dòng)員用鏈子拉著鐵球做速度逐漸增大的曲線運(yùn)動(dòng),在此過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的手和鏈球的運(yùn)動(dòng)軌跡都可以近似為圓,關(guān)于手和球的位置關(guān)系,下面四幅圖中正確的是( ),答案:A 解析:鏈球做速率增大的曲線運(yùn)動(dòng),因此合力沿切線方向的分量與速度方向相同,拉力應(yīng)與速度成銳角,并且鏈球運(yùn)動(dòng)半徑大于手的運(yùn)動(dòng)半徑,故選項(xiàng)A正確.,一些極速運(yùn)動(dòng)比賽項(xiàng)目中,如摩托車比賽、冰上速滑比賽(如圖所示).運(yùn)動(dòng)員在轉(zhuǎn)彎時(shí),身體都要傾斜,注意觀察一下運(yùn)動(dòng)員身體向哪側(cè)傾斜?他們?yōu)楹芜@樣做?,解析:運(yùn)動(dòng)員的身體向彎道彎曲的方向傾斜,這是由于運(yùn)動(dòng)員在水平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)員必定受到一個(gè)水平方向且指向彎道內(nèi)側(cè)的外力.當(dāng)運(yùn)動(dòng)員向彎道內(nèi)側(cè)傾斜時(shí),就有一個(gè)向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì),所以運(yùn)動(dòng)員就受到一個(gè)地面的靜摩擦力,方向指向彎道的內(nèi)側(cè),在這個(gè)力的作用下,運(yùn)動(dòng)方向不斷發(fā)生變化.,飛機(jī)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于突發(fā)性災(zāi)難的救援工作.下圖中顯示了交通部上海海上救助飛行隊(duì)將一名在海上身受重傷、生命垂危的漁民接到岸上的情景.為了達(dá)到最快速的救援效果,如圖所示,飛機(jī)常常一邊勻速收攏繩提升傷員,一邊沿著水平方向勻速飛向岸邊.,(1)從運(yùn)動(dòng)合成的觀點(diǎn)來(lái)看,在此情景中傷員同時(shí)參與了哪兩個(gè)運(yùn)動(dòng)? (2)傷員的哪個(gè)運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng),哪個(gè)運(yùn)動(dòng)是分運(yùn)動(dòng)? (3)如果已知飛機(jī)勻速飛行的速度為v1,收攏纜繩的速度保持為v2,那么傷員的運(yùn)動(dòng)軌跡是怎樣的?,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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