江苏省南京市人教物理必修二第五章曲线运动全章课件共103

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1、第六章 曲线运动,金陵中学 陈立其,力学是关于运动的科学，它的任务是以完备而又简单的方式描述自然界中发生的运动。 -基尔霍夫,三、教学要求与建议,曲线运动 运动的合成与分解 探究平抛运动的规律 抛体运动的规律 圆周运动 向心加速度 向心力 生活中的圆周运动,第一节 曲线运动,(一)曲线运动,物体的运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动，曲线运动的速度方向在不断的变化。,(二)曲线运动的速度方向,(二)曲线运动的速度方向,(二)曲线运动的速度方向,A,B,曲线运动物体在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。,做一做,问题与练习,(三)物体做曲线运动的条件,(三)物体做曲线运动的条件,抛体运动,当

2、物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线时，物体做曲线运动。,第二节 运动的合成与分解,做一做,将三角尺沿直尺向右运动，将铅笔沿三角尺的直角边由下而上运动。观察画出的线；思考铅笔的运动由哪些运动组成的。,思考：在三角板与铅笔同时运动过程中，你能否画出一条直线？,(1)只要速度大小相等 (2)两个方向只要均为匀速运动 (3)两个方向变速运动也可以,操作后思考与讨论，可能结果有：,没有结论也可以！,实 验,(1)两个运动可以组合成一个运动,(一)运动的合成与分解,(2)同样一个运动可以同时看到两个运动效果,(3)从实验看出，两个相互垂直的匀速直线运动的合运动是直线运动,问题：,(3)两个不相互

3、垂直的匀速直线运动的合运动是直线运动吗？,(1)能否证明两个匀速直线运动的合运动的轨迹是直线？,(2)能否通过分运动研究合运动？,(4)两个变速直线运动的合运动可能为直线运动吗？,问题一：如果一个蜡块在x方向以速度vx做匀速直线运动，在y方向以速度vy做匀速直线运动，试分析： (1)蜡块的运动轨迹 (2)蜡块的运动速度,结论： (1)匀速直线运动的合运动是直线运动 (2)匀速直线运动的合运动是匀速直线运动，合速度与分速度满足平行四边形定则。,问题二：如果蜡块在x方向做初速度为零，加速度为ax的匀加速直线运动，在y方向做初速度为零，加速度为ay的匀加速直线运动，试分析： (1)蜡块的运动轨迹 (

4、2)蜡块的合运动是什么性质的运动,结论： (1)初速度为零的匀加速直线运动的合运动是直线运动 (2)合运动是匀变速直线运动，合加速度满足平行四边形定则。,问题三：如果蜡块在x方向做初速度为vx，加速度为ax的匀加速直线运动，在y方向做初速度为vy，加速度为ay的匀加速直线运动，则：蜡块的运动轨迹可能为直线吗？,结论： 有可能，只要合速度与合加速度在同一直线运动上。,问题四：如果蜡块在x方向做初速度为零，加速度为ax的匀加速直线运动，在y方向以vy的速度做匀速直线运动，则运动轨迹是直线吗？,结论： 只能是曲线，因为合速度与合加速度不在同一直线上。,一只蚂蚁在如图的一张白纸上(宽20cm)从A点沿

5、垂直于长边的直线以4mm/s的速度爬行，纸沿长边以3mm/s的速度匀速运动，则： (1)蚂蚁相对于静止的桌面运动的速度。 (2)蚂蚁爬行到B点时，B点移动的距离。,【例1】,A,B,结论：两个分运动具的等时性,B,一只蚂蚁在如图的一张白纸上(宽20cm)从A点沿垂直于长边的直线以4mm/s的速度爬行，纸沿长边以3mm/s的速度匀速运动，则： (1)如果蚂蚁要运动到桌面上的B点，它朝什么方向运动。(2)此时蚂蚁相对静止的桌面速度大小为多少？,【例2】,A,B,结论：蚂蚁运动的合速度要垂直于长度，或蚂蚁的速度在长边方向的分速度大小要等于纸的速度大小，方向相反。,B,一只蚂蚁在如图的一张白纸上(宽2

6、0cm)从A点沿垂直于长边的直线以4mm/s的速度爬行，纸沿长边以3mm/s的速度匀速运动，则： 蚂蚁要运动到纸的对边，最短时间是多少？,【例3】,A,B,结论：蚂蚁沿AB直线爬行。,B,如果一条船在静水中的速度为4m/s，水流动的速度为3m/s，船要到达正对岸，则： (1)船头方向。 (2)渡河的时间。,【例4】,结论：与蚂蚁在纸上爬行是一样的物理模型。,（二）船渡河问题,问题与练习,第三节 探究平抛运动的规律,（一）平抛运动,(1)初速度水平 (2)只在重力作用下,问题1：一个物体以20m/s的初速度水平抛出，抛出点距地面20m高，求： (1)物体飞行时间。 (2)物体飞行的水平距离。 (

7、3)物体落地的速度大小与方向。,（二）如何研究它的两个分运动是什么性质的运动？,方法一：理论探究,由牛顿第二定律可知：,平抛运动的物体在水平方向上不受任何处力， 则在水平方向的分运动的速度不会改变，则水平 方向上做匀速运动。,平抛运动的物体在竖直方向上的初速度为零， 而又只受重力的作用，所以加速度为g，则竖直 上做自由落体运动。,方法二：实验探究,方法三：实验探究,(1)竖直方向分运动的实验探究：,同时做平抛与自由落体的两个 小球在任意高度均能同时落地，这 说明它们竖直方向的运动是相同的， 则平抛运动的竖直方向的分运动为 自由落体运动。,方法三：实验探究,(2)水平方向分运动 的实验探究：,x

8、,y,描出平抛运动的轨迹 在水平与竖直方向取一直角坐标 在y轴上从原点开始向下依次取h、4h、9h、16h，的点。过这些点作水平线与轨迹的交点，就是经过相等时间物体到达的位置。 测量两相邻位置间的水平位移，分析这些位移的特点。,平抛运动： (1)水平方向上以初速度做匀速直线运动； (2)竖直方向上做自由落体运动。 注意：平抛运动是匀变速曲线运动。,探究结论：,教材的做法,必修,参考案例2、水平方向的运动规律,第一、设法记录物体运动的轨迹；,第二、在轨迹上确定相隔相同时间物体所处的位置,第三、判断物体在相同时间在水平方向运动的位移,说一说 某同学使小球沿课桌水平飞出，用前面所说数码照相机来拍摄小

9、球做平抛运动的录像（每秒15帧），并将小球运动的照片打印出来。请问：他大约可以得到几帧小球正在空中运动的照片？,参考案例3、水平方向的运动规律,第四节 抛体运动的规律,平抛运动轨迹方程,平抛运动轨迹方程,尝试导出斜抛物体轨迹方程,某人在平台上平抛一小球，球离手时的速度为v1，落地时速度为v2，不计空气阻力，下图中能表示出速度矢量的演变过程的是( ),【例1】,A,物体以20m/s初速度水平抛出，1s末速度多少？2s末速度是多少？第1s速度变化多少？第2s速度变化多少？,【例2】,物体做平抛运动，在任意相等时间内的 速度变化量相同，方向总是竖直向下。,将甲、乙、丙三个小球同时水平抛出后落在同一水

10、平面上，已知甲和乙抛出点的高度相同，乙和丙抛出时的速度相同，下列判断中正确的是（ ） A.甲和乙一定同时落地 B.乙和丙一定同时落地 C.甲和乙水平射程一定相同 D.乙和丙水平射程一定相同,【例3】,A,平抛运动的物体，飞行时间只跟高度有关，水平 射程不仅与高度有关，还跟初速度大小有关。,如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方法获得的相片的一部分，图中背景方格的边长为5cm，g=10m/s2，并把这一部分放在图中的坐标系内，则：（1）小球平抛运动的初速度v0=_m/s；（2）闪光的时间间隔_s；（3）小球过A点的速率vA=_m/s。（4）抛出点的坐标是_,【例4】,1.5,0.1,1.8,(

11、-5cm,0),宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球，经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为 L若抛出时的初速度增大到2倍，测得抛出点与落地点之间的距离为 。已知两落地点在同一水平面上，求该星球的重力加速度g,【例5】,质量为1kg的质点开始时在xoy平面上的原点o,某一时刻受到沿+x方向的恒力F1作用，其大小为2N.若力作用一段时间t0 后撤去，又经过2s，质点恰好通过该平面上的A点，A点的坐标为x=12m,y=16m.求： （1）为使质点按题设要求通过A点，在撤去力F1的同时对质点施加一个沿y方向的恒力F2，则这个力应为多大？ （2）力F1作用的时间

12、t0,【例6】,如图所示，斜面倾角为30 ，小球从斜面上的 A点以初速度 v0 水平抛出，恰好落到斜面上的B点求： (1)AB间的距离； (2)小球从 A到B运动的时间； (3)小球何时离开斜面的距离最大？,【例7】,第五节 圆周运动,（一）圆周运动,运动轨迹是圆周的运动,常见的圆周运动,讨论：,如何描述自行车的链轮、飞轮和后轮运动情况？,链轮,飞轮,后轮,自行车中的转动,1.线速度(v)：,方向：沿切线方向,速率不变的圆周运动,匀速圆周运动：,匀速率,描述做圆周运动物体的运动快慢。,公式：,（二）描述圆周运动的物理量：,2.角速度(),公式：,描述圆周运动物体的转动快慢。,国际单位：弧度/秒

13、(rad/s),3.转速（n）,单位时间所转过的圈数,7200转,4.周期（T）,做匀速圆周运动的物体，经过一周所用的时间。,单位：转/秒(r/s) 或 转/分(r/min),单位：秒(s),1、线速度(v),2、角速度(),3、转速(n),4、周期(T),（三）几个物理量之间的关系：,对自行车三轮转动的描述,C,B,A,(1)A、B的线速度相同,(2)B、C的角速度相同,(3)B、C比A角速度大,(4)C比A、B线速度大,问题研究：,C,B,A,(1)要测量哪些物理量？,(2)写出自行车正常行驶的速度与测量量之间的关系,如何估算你骑自行车的正常速度,(3)估算正常行驶的速度,第六节 向心加速

14、度,（一）观察与思考,思考：几种圆周运动的实例中，物体做圆周运动的加速度方向应该指向什么方向？,1.物体做变速直线运动：,（二）速度的变化量的讨论,v0,vt,v,v0,vt,v,vt,v0,v,-v0,2.物体做曲线运动：,3.物体做圆周运动：,（三）匀速圆周运动的加速度,v,v,v,v,如果时间足够短，足够小：,方向：指向圆心,a,v,1.做匀速圆周运动物体的加速度大小：,2.做匀速圆周运动物体的加速度方向：,始终指向圆心(所以叫向心加速度)。,注意：匀速圆周运动是变加速运动。,（三）匀速圆周运动的加速度,教材的做法,第七节 向心力,（一）观察与思考,（一）观察与思考,（二）向心力的大小,

15、匀速圆周运动,根据牛顿第二定律,向心加速度,指向圆心的合力,向心力,根据牛顿第二定律：,向心力的表达式：,（二）向心力的大小,实验装置介绍(图),3.实验设计：,（三）向心力表达式的验证（课本）：,（三）向心力表达式的验证（传感器）：,验证向心力与速度平方成正比 验证向心力与角速度平方成正比 验证在线速度一定的情况下，半径越大需要的向心力越小 验证在角速度一定的情况下，半径越大需要的向心力越大,1.实验目的：,如果在控制质量与半 径不变，测定在不同速 度下的向心力，画出Fn 与v2的图象，如果是通过 原点的直线，则向心力 正比于速度的平方。,2.实验原理：,Fn,v2,0,v,Fn,r,如果在控制质量与半 径不变，测定在不同角 速度下的向心力，画出 Fn与2的图象，如果是 通过原点的直线，则向 心力正比于速度的平方,2.实验原理：,Fn,2,0,Fn,r,如果在控制质量不变， 分别绘出在不同半径下的 Fn-v2图象，如果半径大， 直线的斜率小，则说明半 径越大，向心力越小。,2.实验原理：,Fn,v2,0,v,Fn,r,如果在控制质量不变， 分别绘出在不同半径下的 Fn- 2图象，如果半径大， 直线的斜率大，则说明半径 越大，向心力越大。,2.实验原理：,Fn,2,0,Fn,r,实验装置介绍(图