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1、物理物理必修必修 人教版人教版新课标导学新课标导学新课标导学新课标导学第 五 章曲线运动曲线运动情情 景景 切切 入入在在我我们们生生活活的的广广阔阔空空间间里里，物物体体在在做做各各种种各各样样的的运运动动，其其中中有有很很多多是是直直线线运动，更普遍的则是曲线运动。运动，更普遍的则是曲线运动。如如向向空空中中喷喷出出的的水水，在在弯弯曲曲公公路路上上奔奔驰驰的的汽汽车车，游游乐乐场场的的过过山山车车等等等等，它它们们的的运运动动都都是是曲曲线线运运动动。那那么么曲曲线线运运动动有有什什么么规规律律？我我们们如如何何来来研研究究曲曲线线运运动动？这一章我们就来探究这些问题。？这一章我们就来探
2、究这些问题。知知 识识 导导 航航本本章章以以曲曲线线运运动动的的两两种种特特殊殊情情况况平平抛抛运运动动和和匀匀速速圆圆周周运运动动为为例例，研研究究物体做曲线运动的条件和规律。物体做曲线运动的条件和规律。本本章章所所研研究究的的运运动动形形式式不不同同于于前前面面的的直直线线运运动动，但但研研究究的的方方法法仍仍与与前前面面一一致致，即即根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律研研究究物物体体做做曲曲线线运运动动时时力力与与运运动动的的关关系系。所所以以本本章章知知识识是是牛牛顿顿运运动动定定律律在在曲曲线线运运动动形形式式下下的的具具体体应应用用。学学好好本本章章的的概概念念和和规规律律，将将加
3、加深深对对速速度度、加加速速度度及及其其关关系系的的理理解解，加加深深对对牛牛顿顿运运动动定定律律的的理理解解，提提高高应应用用牛顿运动定律分析和解决实际问题的能力。牛顿运动定律分析和解决实际问题的能力。本章内容可划分为三个单元：本章内容可划分为三个单元：第一单元：第一单元：(第第1节节)讲述了曲线运动的特点和物体做曲线运动的条件。讲述了曲线运动的特点和物体做曲线运动的条件。第二单元：第二单元：(第第2、3节节)阐述了平抛运动的特点和规律。阐述了平抛运动的特点和规律。第第三三单单元元：(第第47节节)学学习习匀匀速速圆圆周周运运动动的的描描述述方方法法和和基基本本规规律律及及匀匀速速圆圆周运动
4、规律的应用实例。周运动规律的应用实例。本本章章的的重重点点是是平平抛抛运运动动及及圆圆周周运运动动的的规规律律，难难点点是是处处理理曲曲线线运运动动的的基基本本方方法法运动的合成与分解。运动的合成与分解。学学 法法 指指 导导1要要重重视视对对物物理理现现象象的的深深入入观观察察和和对对物物理理规规律律的的亲亲身身体体验验，例例如如课课本本中中的的“飞飞镖镖”实实验验、“做做一一做做”“研研究究平平抛抛运运动动”“生生活活中中的的圆圆周周运运动动”等等，经经过过了深入观察和亲身体验后，物理知识不仅容易领悟而且印象深刻。了深入观察和亲身体验后，物理知识不仅容易领悟而且印象深刻。2要要注注意意物物
5、理理方方法法的的学学习习，例例如如“极极限限的的思思想想”“等等效效思思维维方方法法”等等。运运动动的的合合成成与与分分解解是是物物理理学学中中一一种种极极其其重重要要的的等等效效思思维维方方法法，利利用用运运动动的的合合成成与与分分解解的的方方法法，可可以以把把较较为为复复杂杂的的曲曲线线运运动动问问题题分分解解为为简简单单的的直直线线运运动动来来解解决决，这是必须要掌握的。这是必须要掌握的。3解解决决问问题题时时强强调调规规范范化化。在在物物理理学学中中，不不同同的的问问题题有有不不同同的的特特点点，解解决决起起来来要要遵遵从从不不同同的的规规律律，也也就就是是说说有有不不同同的的规规范范
6、，这这是是科科学学方方法法的的问问题题。对对于于所所学学各各种种抛抛体体运运动动及及圆圆周周运运动动的的规规律律要要灵灵活活运运用用，对对具具体体问问题题进进行行具具体体分分析析，不可生搬硬套，要注意各物理量及各物理规律的物理意义。不可生搬硬套，要注意各物理量及各物理规律的物理意义。第一节曲线运动曲线运动第一节曲线运动曲线运动学学 习习 目目 标标知道曲线运动与直线运动的区别，理解曲线运动是一种变知道曲线运动与直线运动的区别，理解曲线运动是一种变速运动速运动掌握物体做曲线运动的条件及运动速度的方向掌握物体做曲线运动的条件及运动速度的方向经历蜡块运动的探究过程，体会研究平面运动的方法经历蜡块运动
7、的探究过程，体会研究平面运动的方法掌握运动的合成与分解的方法掌握运动的合成与分解的方法知知 识识 导导 图图1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课 时时 作作 业业课课 前前 预预 习习定义：定义：质点运动的轨迹是质点运动的轨迹是_的运动。的运动。知识点知识点 1曲线运动曲线运动 曲线曲线1坐标系的选择坐标系的选择研究曲线运动时通常建立研究曲线运动时通常建立_坐标系。坐标系。知识点知识点 2曲线运动的位移曲线运动的位移 平面直角平面直角2位移的描述位移的描述对对于于做做曲曲线线运运动动的的物物体体，其其位位移移应应尽尽量量用用坐坐标标
8、轴轴方方向向的的_来来表表示示(如如图图)，当当物物体体由由O运运动动到到A点点时时，可可以以用用A点点的的_来来表表示示位位移矢量移矢量l。分矢量分矢量位置坐标位置坐标(xA，yA)1速度的方向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运动性质运动性质做做曲曲线线运运动动的的质质点点的的速速度度_时时刻刻发发生生变变化化，即即速速度度时时刻刻发发生生变变化化，因因此曲线运动一定是此曲线运动一定是_运动。运动。知识点知识点 3曲线运动的速度曲线运动的速度切线方向切线方向方向方向变速变速3速度的描述速度的描述可可以以用用相相互互垂垂直直的
9、的两两个个方方向向的的分分矢矢量量表表示示，这这两两个个分分矢矢量量叫叫做做_。如如图图，两两个个分分速速度度vx、vy与与速速度度v的关系是：的关系是：vx_，vy_。分速度分速度vcosvsin1蜡块的运动蜡块的运动当当蜡蜡块块在在竖竖直直玻玻璃璃管管内内向向上上匀匀速速运运动动的的同同时时，让让玻玻璃璃管管向向右右做做匀匀速速直直线线运运动动，则则蜡蜡块块就就参参与与了了_方方向向和和_方向的两个不同的分运动。方向的两个不同的分运动。2蜡块的位置蜡块的位置以以蜡蜡块块的的初初始始位位置置为为坐坐标标原原点点，水水平平向向右右和和竖竖直直向向上上的的方方向向分分别别为为x、y轴轴的的正正方
10、方向向建建立立坐坐标标系系，如如图图所所示示。位位置置P可可以用它的以用它的x、y两个坐标表示两个坐标表示x_y_知识点知识点 4运动描述的实例运动描述的实例竖直竖直水平水平vxtvyt3蜡块的速度蜡块的速度速度的大小：速度的大小：v_速度的方向：速度的方向：tan_ (角角表示表示v的方向与的方向与x轴的夹角轴的夹角)4蜡块的运动轨迹蜡块的运动轨迹y_，是一条，是一条_。过原点的直线过原点的直线1从动力学的角度看从动力学的角度看当当物物体体所所受受合合力力的的方方向向跟跟它它的的速速度度方方向向_时时，物物体体做做曲曲线运动。线运动。2从运动学的角度看从运动学的角度看当物体的加速度与它的速度
11、方向当物体的加速度与它的速度方向_时，物体做曲线运动。时，物体做曲线运动。知识点知识点 5物体做曲线运动的条件物体做曲线运动的条件不在同一条直线上不在同一条直线上不在一条直线上不在一条直线上判一判判一判(1)做曲线运动的物体，速度可能不变。做曲线运动的物体，速度可能不变。()(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。曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。()(3)物体的速度不断改变，它一定做曲线运动。物体的速度不断改变，它一定做曲线运动。()(4)做曲线运动物体的位移大小可能与路程相等。做曲线运动物体的位移大小可能与路程相等。()(5)做曲线运动物体的合力一定是恒
12、力。做曲线运动物体的合力一定是恒力。()(6)做曲线运动的物体一定有加速度。做曲线运动的物体一定有加速度。()预习反馈预习反馈 C 解解析析：汽汽车车运运动动的的速速度度方方向向沿沿其其轨轨迹迹的的切切线线方方向向，由由于于速速度度减减小小，则则合合力力方向与速度方向间的夹角大于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，且合力指向弯曲的内侧方向。故选C。解解析析：(1)战战士士在在水水平平方方向向做做匀匀速速直直线线运运动动，在在竖竖直直方方向向做做匀匀加加速速直直线线运运动动；(2)战战士士受受的的合合力力沿沿竖竖直直方方向向，与与其其合合速速度度不不在在一一条条直直线
13、线上上，所所以以做做曲曲线线运运动动。因其加速度恒定，故其运动为匀变速运动。因其加速度恒定，故其运动为匀变速运动。课课 内内 探探 究究探究一曲线运动的性质探究一曲线运动的性质提示：提示：如图所示；匀变速曲线运动如图所示；匀变速曲线运动1曲线运动的速度曲线运动的速度(1)曲曲线线运运动动中中质质点点在在某某一一时时刻刻(或或某某一一位位置置)的的速速度度方方向向，就就是是质质点点从从该该时时刻刻(或该点或该点)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。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)速速度度是是一一个个矢矢量量，既既有有大大小小，又又有有方方向向，假
14、假如如在在运运动动过过程程中中只只有有速速度度大大小小的的变变化化，而而物物体体的的速速度度方方向向不不变变，则则物物体体只只能能做做直直线线运运动动，因因此此，若若物物体体做做曲线运动，表明物体的速度方向发生了变化。曲线运动，表明物体的速度方向发生了变化。2曲线运动的性质曲线运动的性质(1)运运动动学学角角度度：由由于于做做曲曲线线运运动动的的物物体体的的速速度度方方向向时时刻刻在在变变化化，不不管管速速度度大大小小是是否否变变化化，因因其其矢矢量量性性，物物体体的的速速度度时时刻刻在在变变化化，所所以以曲曲线线运运动动一一定定是是变变速运动。速运动。(2)动动力力学学角角度度：曲曲线线运运
15、动动是是否否是是匀匀变变速速运运动动取取决决于于物物体体所所受受合合外外力力的的情情况况。合合外外力力为为恒恒力力，物物体体做做匀匀变变速速曲曲线线运运动动；合合外外力力为为变变力力，物物体体做做非非匀匀变变速速曲曲线线运动。运动。3几种常见的运动形式几种常见的运动形式轨迹特点轨迹特点加速度特点加速度特点运动性质运动性质直线直线加速度为零加速度为零匀速直线运动匀速直线运动加速度不变加速度不变匀变速直线运动匀变速直线运动加速度变化加速度变化变加速直线运动变加速直线运动曲线曲线加速度不变加速度不变匀变速曲线运动匀变速曲线运动加速度变化加速度变化变加速曲线运动变加速曲线运动特别提醒：特别提醒：(1)
16、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。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)物物体体的的合合外外力力为为恒恒力力时时，它它一一定定做做匀匀变变速速运运动动，但但可可能能是是匀匀变变速速直直线线运运动，也可能是匀变速曲线运动。动，也可能是匀变速曲线运动。B 解解析析：做做曲曲线线运运动动的的物物体体速速度度一一定定发发生生变变化化，但但加加速速度度可可以以不不变变(恒恒力力作作用用)，例例如如把把物物体体水水平平抛抛出出后后，物物体体只只受受重重力力，加加速速度度不不变变，但但在在空空中中做做曲曲线线运运动动，选选项项A、D错错误误；做做曲曲线线运运动动的的
17、物物体体，速速度度大大小小可可以以不不变变，但但方方向向一一定定发发生生变变化化，由于速度是矢量，速度发生变化，一定有加速度，选项由于速度是矢量，速度发生变化，一定有加速度，选项B正确，选项正确，选项C错误。错误。解解析析：小小明明做做曲曲线线运运动动，其其速速度度方方向向时时刻刻变变化化做做变变速速运运动动，一一定定存存在在加加速速度，所受合力一定不为零，故选项度，所受合力一定不为零，故选项BD正确，正确，AC错误。错误。BD 探究二物体做曲线运动的条件探究二物体做曲线运动的条件请请思思考考：小小球球做做曲曲线线运运动动时时，受受到到的的吸吸引引力力与与轨轨迹迹弯弯曲曲的的方方向向有有什什么
18、么关关系系？提提示示：小小球球做做曲曲线线运运动动时时，受受到到的的吸吸引引力力方方向向与与速速度度方方向向不不在在同同一一直直线线上上，指向小球轨迹弯曲的内侧。指向小球轨迹弯曲的内侧。3物体的受力与运动性质物体的受力与运动性质A 解解析析：质质点点在在恒恒力力作作用用下下产产生生恒恒定定的的加加速速度度，加加速速度度恒恒定定的的运运动动一一定定是是匀匀变变速速运运动动。由由题题意意可可知知，当当突突然然撤撤去去F1而而保保持持F2、F3不不变变时时，质质点点受受到到的的合合力力大大小小与与F1等等大大，方方向向与与F1方方向向相相反反，故故一一定定做做匀匀变变速速运运动动。在在撤撤去去F1之
19、之前前，质质点点保保持持平平衡衡，有有两两种种可可能能：一一是是质质点点处处于于静静止止状状态态，则则撤撤去去F1后后，它它一一定定做做匀匀变变速速直直线线运运动动；其其二二是是质质点点处处于于匀匀速速直直线线运运动动状状态态，则则撤撤去去F1后后，质质点点可可能能做做直直线线运运动动(条条件件是是F1的的方方向向和和速速度度方方向向在在一一条条直直线线上上)，也也可可能能做做曲曲线线运运动动(条条件件是是F1的方向和速度方向不在一条直线上的方向和速度方向不在一条直线上)。综上所述，。综上所述，A正确，正确，B、C、D错误。错误。解解析析：物物体体先先自自由由下下落落，在在风风力力和和重重力力
20、的的合合力力作作用用下下沿沿斜斜向向右右下下方方做做曲曲线线运动，风停后，物体在重力作用下其运动轨迹向重力方向弯曲，运动，风停后，物体在重力作用下其运动轨迹向重力方向弯曲，C项正确。项正确。C 提示：提示：雪花同时参与了竖直向下和水平方向上的直线运动。雪花同时参与了竖直向下和水平方向上的直线运动。探究三运动的合成与分解探究三运动的合成与分解1合运动与分运动合运动与分运动如如果果物物体体同同时时参参与与了了几几个个运运动动，那那么么物物体体实实际际发发生生的的运运动动就就是是合合运运动动，参参与的那几个运动就是分运动。与的那几个运动就是分运动。2合运动与分运动的关系合运动与分运动的关系独立性独立
21、性一一个个物物体体同同时时参参与与两两个个运运动动，其其中中的的任任一一个个分分运运动动并并不不会会因因为为有有另另外外的的分分运运动动的的存存在在而而有有所所改改变变。即即各各分分运运动动是是互互相相独独立立的的、互互不影响的不影响的等时性等时性各各个个分分运运动动与与合合运运动动总总是是同同时时开开始始，同同时时结结束束，经经历历的的时时间间相相等等。不是同时发生的运动不能进行运动的合成不是同时发生的运动不能进行运动的合成等效性等效性各各分分运运动动合合成成起起来来和和合合运运动动效效果果相相同同，即即分分运运动动与与合合运运动动可可以以“等效替代等效替代”同体性同体性合合运运动动和和它它
22、的的分分运运动动必必须须对对应应同同一一个个物物体体的的运运动动，一一个个物物体体的的合合运动不能分解为另一个物体的分运动运动不能分解为另一个物体的分运动3.合运动与分运动的求法合运动与分运动的求法(1)运运动动合合成成与与分分解解：已已知知分分运运动动求求合合运运动动，叫叫运运动动的的合合成成；已已知知合合运运动动求求分运动，叫运动的分解。分运动，叫运动的分解。(2)运运动动合合成成与与分分解解的的法法测测：合合成成和和分分解解的的内内容容是是位位移移、速速度度、加加速速度度的的合合成与分解，这些量都是矢量，遵循的是平行四边形定则。成与分解，这些量都是矢量，遵循的是平行四边形定则。(3)运运
23、动动合合成成与与分分解解的的方方法法：在在遵遵循循平平行行四四边边形形定定则则的的前前提提下下，处处理理合合运运动动和和分分运运动动关关系系时时要要灵灵活活采采用用方方法法，或或用用作作图图法法、或或用用解解析析法法，依依情情况况而而定定，可可以借鉴力的合成和分解的知识，具体问题具体分析。以借鉴力的合成和分解的知识，具体问题具体分析。特特别别提提醒醒：(1)合合运运动动一一定定是是物物体体的的实实际际运运动动，在在运运动动的的合合成成与与分分解解时时所所做做的平行四边形中合运动是平行四边形的对角线。的平行四边形中合运动是平行四边形的对角线。(2)运运动动的的合合成成与与分分解解与与力力的的合合
24、成成与与分分解解方方法法完完全全相相同同，之之前前所所学学的的力力的的合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。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。解解题题指指导导：已已知知分分运运动动求求合合运运动动，要要注注意意各各分分运运动动的的等等时时性性和和矢矢量量(速速度度、位移、加速度等位移、加速度等)合成的平行四边形定则的应用。合成的平行四边形定则的应用。A 素素 养养 提提 升升小小船船在在有有一一定定流流速速的的水水中中渡渡河河时时，实实际际上上参参与与了了两两个个方方向向的的分分运运动动，即即随随水水流流的的运运动动(水水冲冲船船的的运运动动速速度度v水水)和和船船相相对对水水的的运运动动(即即船船在在静静水水中中的的速速度度v船船)，船的实际运动是合运动，船的实际运动是合运动(v合合)。小船渡河问题的处理方法小船渡河问题的处理方法答案：答案：见解析见解析
