《高一下学期人教物理必修二课件：第五章 曲线运动 5.1 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一下学期人教物理必修二课件：第五章 曲线运动 5.1 .ppt（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 曲线运动 1 曲线运动 1 曲线运动的位移和速度 1 曲线运动 物体的运动轨迹是 的运动 曲线 2 位移 研究曲线运动时可以建立 坐标系 如图所 示 做曲线运动的物体从O点运动到A点 它的位移是 可以用 表示 平面直角 OA l 位移分解 若A点坐标为 xA yA 则在x轴上的分位移 为xA 在y轴上的分位移为yA 位移与x轴夹角满足tan 3 速度 方向 质点在某一点的速度 沿曲线在这一点的 方向 由于曲线运动的速度方向在改变 所以曲线运动是 切线 变速运动 速度的分解 如图所示 物体沿曲线运动到A点 速度 大小为v 与x轴夹角为 则在x轴方向的分速度为vx 在y轴方向的分速度为vy
2、 vcos vsin 2 运动描述的实例 1 在 红蜡块 实验中 当玻璃管不动时 红蜡块上升 的速度大致不变 即红蜡块做 2 在红蜡块沿玻璃管以速度vy上升的同时 使玻璃管 向右以速度vx匀速移动 观察到红蜡块的实际运动轨迹 是一条 匀速直线运动 直线 3 运动速度 红蜡块的速度大小为v 速度方向为tan 4 运动轨迹 可以用水平方向的匀速直线运动和竖直 方向的匀速直线运动来描述 红蜡块的轨迹方程为 y 3 物体做曲线运动的条件 1 动力学角度 当物体所受合力的方向与它的速度方 向 时 物体做曲线运动 2 运动学角度 当物体的加速度方向与它的速度方向 时 物体做曲线运动 不在同一直线上 不在同
3、一直线上 预习自测 1 多选 对于做曲线运动的物体 下列说法正确的 是 A 其运动的位移大小等于其路程 B 其位移的大小有可能等于其路程 C 其位移的大小一定小于其路程 D 其位移的方向仍是由初位置指向末位置 解析 选C D 做曲线运动的物体的路程一定大于 位移的大小 故A B错误 C正确 位移的方向始终是由 初位置指向末位置 D正确 2 在F1赛事中 若在弯道上高速行驶的赛车车轮脱落 则关于脱落的车轮的运动情况 下列说法中正确的是 A 仍然沿着汽车的弯道行驶 B 沿着与弯道切线垂直的方向飞出 C 沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动 离开弯道 D 上述情况都有可能 解析 选C 赛车沿弯道行驶
4、任一时刻赛车的速度 方向是赛车运动轨迹上的对应点的切线方向 脱落的车 轮的速度方向也就是脱落点轨迹的切线方向 车轮脱落 后 不再受到车身的约束 只受到与速度方向相反的阻 力作用 车轮做直线运动 故C正确 补偿训练 质点仅在恒力F的作用下 由O点运动到A点的轨迹如图 所示 在A点时速度的方向与x轴平行 则恒力F的方向可 能沿 A x轴正方向 B y轴负方向 C y轴正方向 D x轴负方向 解析 选B 由于质点做的是曲线运动 根据物体做 曲线运动的条件可知 合力的方向指向轨迹的凹侧 且 速度方向不断向合外力方向靠近 则符合题意的只有B 项 主题一 曲线运动的位移和速度 问题探究 探究点1 曲线运动
5、的位移 如图所示 水平抛出的物体在空中运动时轨迹为曲线 1 不同时间内的位移方向是否相同 提示 不相同 由于物体的轨迹是曲线 不同时间的位 移方向发生变化 2 如何描述物体的位移 提示 当物体运动到A点时 它相对于O点的位 移是OA 可以用l表示 由于位移矢量是不断 变化的 可以建立平面直角坐标系 用它在坐标轴方向 上的分矢量来代表 即用A点的坐标xA yA表示两个分位 移矢量 使问题简单化 如图 3 试讨论物体在曲线运动中的位移大小和路程有什么 关系 提示 曲线运动中的位移大小总是小于路程 探究点2 曲线运动的速度 1 如图甲所示 过山车沿圆形轨道做圆周运动 若过山 车做匀速圆周运动 其速度
6、发生变化吗 提示 过山车的速度方向时刻发生变化 故过山车做变 速运动 2 如图乙所示 砂轮上打磨下来的炽热的微粒沿砂轮 的切线飞出 其速度方向不断变化 那么如何确定物体 在某一点的速度方向 提示 从图中可以看出 从砂轮上打磨下来的炽热微粒 沿脱落点的切线方向飞出 所以物体在某一点的速度方 向沿曲线在这一点的切线方向 3 曲线运动一定是变速运动吗 提示 由于曲线运动的速度方向时刻在变化 不论其速 度大小是否变化 其速度一定变化 因此曲线运动一定 是变速运动 4 曲线运动可能是匀变速运动吗 提示 曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受的合 外力情况 合外力为恒力 物体做匀变速曲线运动 合 外力为变
7、力 物体做非匀变速曲线运动 5 物体做曲线运动时 加速度可以为零吗 为什么 提示 不可以 物体做曲线运动时 速度不断变化 所以 加速度一定不为零 探究总结 1 曲线运动的位移 1 合位移 在平面直角坐标系中 曲线运动的位移为运 动物体的初位置到末位置的有向线段 2 分位移 用位移在坐标轴方向上的分矢量来表示 2 曲线运动的速度 1 速度方向 沿曲线在这一点的切线方向 2 运动性质 速度方向时刻在改变 曲线运动一定是变 速运动 3 曲线运动的 一定 和 不一定 1 质点做曲线运动时 运动时间越长其路程一定越大 但位移不一定越大 2 质点做曲线运动时 速度方向一定变化 速度大小不 一定变化 拓展延
8、伸 1 曲线运动的速度方向一定变化 其他量不一定变化 2 曲线运动一定是变速运动 但变速运动不一定是曲 线运动 典例示范 如图 一物体沿曲线由a点运动到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 C a点的速度方向由a指向b D ab段的位移大小一定小于路程 解题指南 解答本题要把握以下两点 1 曲线运动的速度方向沿曲线在这一点的切线方向 2 曲线运动是变速运动 解析 选D 做曲线运动的物体速度方向时刻改变 即使速度大小不变 速度也改变 A错误 当物体的加速 度恒定时 物体的速度均匀变化 B错误 a点的速度方向 沿a点的切线方向 C错
9、误 曲线运动的位移大小一定小 于路程 D正确 规律方法 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 探究训练 1 多选 关于曲线运动的速度 下列说法正确的是 A 速度的大小与方向都在时刻变化 B 速度的大小不断发生变化 速度的方向不一定发生变 化 C 速度的方向不断发生变化 速度的大小不一定发生变 化 D 质点在某一点的速度方向就是轨迹上该点的切线方 向 解析 选C D 做曲线运动的物体
10、速度的大小可以 不发生变化 但速度的方向一定会发生变化 故A B错 误 C正确 质点在某一点的速度方向就是轨迹上该点的 切线方向 D正确 2 2018 泰安高一检测 下列说法中正确的是 A 做曲线运动的物体速度方向必定变化 B 速度变化的运动必定是曲线运动 C 加速度恒定的运动不可能是曲线运动 D 加速度变化的运动必定是曲线运动 解析 选A 做曲线运动的物体速度大小可能不变 但方向一定变化 A正确 做变速直线运动的物体速度发 生变化 但不是曲线运动 B错误 加速度恒定的运动可 能是匀变速曲线运动 C错误 加速度变化的运动不一定 是曲线运动 D错误 补偿训练 1 翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激
11、的一种娱乐项 目 如图所示 翻滚过山车 可看成质点 从高处冲下 过M点时速度方向如图所示 在圆形轨道内经过A B C 三点 下列说法正确的是 A 过山车做匀速运动 B 过山车做变速运动 C 过山车受到的合力等于零 D 过山车经过A C两点时的速度方向相同 解析 选B 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 2 多选 关于曲线运动 下列说法正确的是 A 任何曲线运动都是变速运
12、动 B 任何变速运动都是曲线运动 C 做曲线运动的物体速度有可能不变 D 物体的速度如果不变是不可能做曲线运动的 解析 选A D 曲线运动速度方向沿曲线上某点的 切线方向 时刻发生变化 曲线运动是变速运动 选项A D正确 选项C错误 速度不变的是匀速直线运动 变速 运动也可能是速度大小改变方向不变的变速直线运动 选项B错误 主题二 运动描述的实例 问题探究 如图甲所示 在一端封闭 长约1m的玻璃管内注满清水 水中放一个蜡块做的小圆柱体R 将玻璃管口塞紧 情景1 将图甲玻璃管倒置 如图乙 可以看到蜡块上升 的速度大小不变 即蜡块做匀速直线运动 情景2 再次将图甲玻璃管上下颠倒 在蜡块上升的同时
13、将玻璃管水平向右匀速移动 观察研究蜡块的运动 如 图丙 1 情景2中 蜡块同时参与了水平方向和竖直方向两个 不同的运动 我们把这两个运动叫分运动 蜡块的实际 运动叫合运动 两个分运动和合运动在时间上有怎样的 关系 提示 分运动和合运动在运动时间上相等 2 在玻璃管移动时 若蜡块在玻璃管中匀速上升的速 度大小为vy 玻璃管沿水平方向匀速运动的速度大小为 vx 经过时间t 请确定 蜡块的位置 位移 蜡块的运动轨迹方程 进而判断蜡块的运动性质 蜡块的速度 提示 以蜡块开始运动的位置为坐标原点 水平向右 的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的正方向 建 立平面直角坐标系 则t时刻蜡块在P点的位置坐标
14、即蜡 块在水平和竖直两方向上的位移 即xP vxt yP vyt 蜡块 的位移lOP 位移方向满足tan 由x vxt y vyt两式消去t 得y x 由于vy vx均是 常量 所以蜡块的轨迹是一条过原点的直线 即蜡块的 合运动也是匀速直线运动 如图 根据位移和速度的关系得 蜡块的速度 速度方向与水平方向的夹 角满足tan 3 合运动与两个方向的分运动有没有相互干扰 提示 没有干扰 它们具有独立性 4 速度或位移合成时应采用什么方法 提示 一切矢量都可以合成 都遵循平行四边形定则 探究总结 1 合运动与分运动的关系 1 独立性 分运动之间互不相干 互不影响 2 等时性 各个分运动及其合运动同时
15、发生 同时结束 3 等效性 各个分运动叠加起来的效果与合运动相同 合运动与分运动是等效替代关系 同一运动中不能重复 考虑 4 同一性 合运动与分运动必须是同一物体 相对同一 个参考系来描述 2 运动的合成与分解 1 运动的合成与分解是指位移 速度 加速度的合成 与分解 由于位移 速度 加速度都是矢量 其合成 分解遵循平行四边形 或三角形 定则 2 对速度v进行分解时 不能随意分解 应按物体的实 际运动效果进行分解 拓展延伸 正确进行速度分解必须解决的两个问题 1 确定合速度 它是物体的实际运动速度 2 确定合速度的实际运动效果 从而确定分速度的方 向 常常是根据产生的位移确定运动效果 典例示范
16、 如图甲所示 在一端封闭 长约1 m的玻璃管内注满清 水 水中放一个蜡烛做的蜡块 将玻璃管的开口端用胶 塞塞紧 然后将这个玻璃管倒置 在蜡块沿玻璃管上升 的同时 将玻璃管水平向右移动 假设从某时刻开始计 时 蜡块在玻璃管内每1 s上升的距离都是10 cm 玻璃 管向右匀加速平移 每1 s通过的水平位移依次是 2 5 cm 7 5 cm 12 5 cm 17 5 cm 图乙中 y表示 蜡块竖直方向的位移 x表示蜡块随玻璃管通过的水平 位移 t 0时蜡块位于坐标原点 1 请在图乙中画出蜡块4 s内的轨迹 2 玻璃管向右平移的加速度a 3 t 2 s时蜡块的速度v2 解析 1 如图 2 因为 x aT2 所以a 5 10 2m s2 3 vy m s 0 1 m s vx at 5 10 2 2 m s 0 1 m s v2 m s 0 14 m s 答案 1 见解析图 2 5 10 2m s2 3 0 14 m s 规律方法 三步走求解合运动或分运动 1 根据题意确定物体的合运动与分运动 2 根据平行四边形定则作出矢量合成或分解的平行四 边形 3 根据所画图形求解合运动或分运动的参量 求解
