《江苏省江阴市高中物理曲线运动课件苏教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省江阴市高中物理曲线运动课件苏教版必修2（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 1、条件：如果物体的运动、条件：如果物体的运动速度方向速度方向和物体所受的和物体所受的合外力方向合外力方向不在不在一直线上，则物体运动的轨迹为曲线。一直线上，则物体运动的轨迹为曲线。2 2、从速度角度来看，做曲线运动的物体的速度、从速度角度来看，做曲线运动的物体的速度方向方向时刻改变，因时刻改变，因此曲线运动是一种此曲线运动是一种变速变速运动。运动。3 3、做曲线运动的物体所受合外力一定不为零，且在曲线的、做曲线运动的物体所受合外力一定不为零，且在曲线的凹凹侧侧4 4、做曲线运动的物体所受合力可能是恒力（例、做曲线运动的物体所受合力可能是恒力（例平抛运动平抛运动），则对），则对应的加速度应
2、的加速度恒定恒定，这类曲线运动称为，这类曲线运动称为匀变速匀变速曲线运动；也可能是合曲线运动；也可能是合外力是变化的（例外力是变化的（例圆周运动圆周运动），则对应的加速度），则对应的加速度变化变化，这类曲线运，这类曲线运动称为动称为变加速变加速曲线运动。曲线运动。一、曲线运动的认识一、曲线运动的认识第五章第五章 曲线运动曲线运动一、曲线运动的认识一、曲线运动的认识第五章第五章 曲线运动曲线运动例例1 1、我国、我国“嫦娥一号嫦娥一号”探月卫星经过无数人的协作和努力探月卫星经过无数人的协作和努力, ,在在20072007年年1010月月2424日晚日晚6 6点多发射升空。点多发射升空。 如图所示
3、如图所示,“,“嫦娥一号嫦娥一号”探月卫星探月卫星在由地球飞向月球时在由地球飞向月球时, ,沿曲线从沿曲线从M M点向点向N N点飞行的过程中，速度逐渐点飞行的过程中，速度逐渐减小。在此过程中探月卫星所受合力方向可能的是下列图中（减小。在此过程中探月卫星所受合力方向可能的是下列图中（ ） A B C DC例例2 2、关于质点的曲线运动，下列说法中正确的是、关于质点的曲线运动，下列说法中正确的是（ ） A A、曲线运动肯定是一种变速运动、曲线运动肯定是一种变速运动 B B、变速运动必定是曲线运动、变速运动必定是曲线运动C C、曲线运动可以是速率不变的运动、曲线运动可以是速率不变的运动 D D、曲
4、线运动过程中加速度不断发生变化、曲线运动过程中加速度不断发生变化 A C二、运动的合成与分解二、运动的合成与分解第五章第五章 曲线运动曲线运动1 1、运动的合成与分解（主要是指速度、位移或加速度）满足、运动的合成与分解（主要是指速度、位移或加速度）满足平平行四边形定则或三角形定则行四边形定则或三角形定则。2 2、运动的合成和分解具有、运动的合成和分解具有等效性等效性，独立性独立性和和等时性等时性。3 3、合速度大小可以、合速度大小可以大于大于、等于等于、小于小于任一分速度。任一分速度。3 3、小船渡河问题中：、小船渡河问题中：分运动一：船相对静水的运动，其速度的方向即分运动一：船相对静水的运动
5、，其速度的方向即船头船头所指的所指的方向方向分运动二：流水的运动分运动二：流水的运动合运动；船的实际运动，其速度方向即船的实际运动方向。合运动；船的实际运动，其速度方向即船的实际运动方向。渡河时间与渡河时间与水流水流速度无关，当船头与河岸速度无关，当船头与河岸垂直垂直时，渡河时间时，渡河时间最短；最短时间即为河宽除对水船相对静水的速度。最短；最短时间即为河宽除对水船相对静水的速度。渡河位移：当船的实际速度方向与河岸渡河位移：当船的实际速度方向与河岸垂直垂直时，渡河位移最时，渡河位移最短。短。4 4、绳端速度的分解：将绳端速度（合速度）分解到、绳端速度的分解：将绳端速度（合速度）分解到沿着沿着绳
6、的方绳的方向和向和垂直垂直绳的方向。绳的方向。 二、运动的合成与分解二、运动的合成与分解第五章第五章 曲线运动曲线运动例例3 3、船在静水中的航速、船在静水中的航速v v1 1=10m/s,=10m/s,该船横渡该船横渡200m200m宽的河，河水流速宽的河，河水流速v v2 2=6m/s=6m/s，求：，求：要使船到达对岸时间最短，船头应指向何处？最短时间是多少？要使船到达对岸时间最短，船头应指向何处？最短时间是多少？要使船的航程最短，船头应指向何处？最短航程是多少？渡河时要使船的航程最短，船头应指向何处？最短航程是多少？渡河时间为多少？间为多少？v1v2vv1v2v三、平抛运动三、平抛运动
7、第五章第五章 曲线运动曲线运动0 0y yx xvvxvyA Aysx水平分速度：水平分速度：竖直分速度：竖直分速度：合速度大小：合速度大小：合速度方向：合速度方向：水平分位移：水平分位移：竖直分位移：竖直分位移：合位移大小：合位移大小：合位移方向合位移方向作平抛运动的物体，在空中的运动作平抛运动的物体，在空中的运动时间取决于时间取决于高度高度；它的水平射程取；它的水平射程取决于决于初速度和高度（时间）。初速度和高度（时间）。平抛运动（抛体运动）的合外力为平抛运动（抛体运动）的合外力为G G，加速度为，加速度为g g，为，为匀变速匀变速曲线运动曲线运动平抛运动的物体在相等时间内的速平抛运动的物
8、体在相等时间内的速度变化量度变化量v=gtv=gt为恒量为恒量。三、平抛运动三、平抛运动第五章第五章 曲线运动曲线运动例例5 5、下列关于平抛运动说法正确的是（、下列关于平抛运动说法正确的是（ ）A A、在日常生活中，我们将物体水平抛出后物体在空气中一、在日常生活中，我们将物体水平抛出后物体在空气中一定做平抛运动定做平抛运动B B、若已知平抛运动的末速度，则可求出初速度、若已知平抛运动的末速度，则可求出初速度C C、做平抛运动的物体运动时间越长，则说明物体距离地面、做平抛运动的物体运动时间越长，则说明物体距离地面的竖直高度越大的竖直高度越大D D、做平抛运动的物体落地速度方向与水平方向夹角的正
9、切、做平抛运动的物体落地速度方向与水平方向夹角的正切值与时间有关。值与时间有关。BCD例例6 6、在同一平台上的、在同一平台上的O O点抛出的点抛出的3 3个物体，做平抛运动的轨道如图个物体，做平抛运动的轨道如图所示，则所示，则3 3个物体做平抛运动的初速度个物体做平抛运动的初速度v vA A、v vB B、v vC C的关系和的关系和3 3个物体个物体平抛运动的时间平抛运动的时间t tA A、t tB B、t tC C的关系分别是（的关系分别是（ ）A A、v vA Av vB Bv vC CB B、v vA Av vB Bv vC CC C、t tA At tB Bt tC CD D、t
10、tA At tB Bt tC CBCvavbabh例例7 7、 a a、b b两球位于同一竖直线的不同位置，两球位于同一竖直线的不同位置，a a比比b b高高h h，如图所，如图所示，将示，将a a、b b两球分别以两球分别以v va a、v vb b的初速度沿同一水平方向抛出，不的初速度沿同一水平方向抛出，不计空气阻力，下列条件中有可能使计空气阻力，下列条件中有可能使b b球击中球击中a a球的是（球的是（ ）A A、 同时抛出，且同时抛出，且v va av vb b B B、 a a迟抛出，且迟抛出，且v va av vb bC C、a a早抛出，且早抛出，且v va av vb b D
11、D、a a早抛出，且早抛出，且v va av vb bD平抛运动与斜面模型的结合平抛运动与斜面模型的结合例例8 8、如图所示，将某一小球以初速度、如图所示，将某一小球以初速度v v0 0水平抛出，恰好水平抛出，恰好垂直垂直打到水打到水平放置的倾角为平放置的倾角为3030的斜面上，求小球在空中运动的时间？的斜面上，求小球在空中运动的时间？vv0vy3030平抛运动与斜面模型的结合平抛运动与斜面模型的结合例例8 8、在倾角为、在倾角为的斜面顶端，以初速度的斜面顶端，以初速度v v0 0平抛一小球，试问：平抛一小球，试问：经多长时间小球落到斜面上经多长时间小球落到斜面上落在斜面上时的速度的大小和方向
12、？落在斜面上时的速度的大小和方向？xsyvv0vy平抛运动与斜面模型的结合平抛运动与斜面模型的结合例例9 9、如图所示，一滑雪者自平台上以一定水平速度飞出，恰好落在、如图所示，一滑雪者自平台上以一定水平速度飞出，恰好落在邻近平台的倾角邻近平台的倾角的光滑斜坡顶端，并刚好沿光滑斜坡下滑，已知的光滑斜坡顶端，并刚好沿光滑斜坡下滑，已知斜坡顶端与平台的高度差斜坡顶端与平台的高度差h h，求滑雪者水平飞出的初速度求滑雪者水平飞出的初速度v v0 0求斜坡顶端与平台边缘的水平距离求斜坡顶端与平台边缘的水平距离s s若斜面顶端高若斜面顶端高H H，则滑雪者离开平台后经多长时间到达斜面底端？，则滑雪者离开平
13、台后经多长时间到达斜面底端？shvyv0vmgNxy在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长小方格的边长L L。若小球在平抛运动途中的几个位置用频闪照相拍。若小球在平抛运动途中的几个位置用频闪照相拍出如图中的出如图中的a a、b b、c c、d d所示，则所示，则闪光灯的频闪频率为闪光灯的频闪频率为_小球平抛的初速度为小球平抛的初速度为v v0 0=_=_小球经过小球经过b b点的速度点的速度v vb b=_=_abcdv v0 0v vbybyv vb b竖直方向：匀加速直线运动，竖直方向：匀加速直线运动
14、，a=ga=g结论：结论：匀变速直线运动的物体在连续相等时间内通过匀变速直线运动的物体在连续相等时间内通过的位移之差为恒量，即的位移之差为恒量，即y=gty=gt2 2匀变速直线运动的物体在一段时间内的中间时匀变速直线运动的物体在一段时间内的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度。圆周运动圆周运动一、描述圆周运动的物理量一、描述圆周运动的物理量方向：圆周上该点的切线方向，方向：圆周上该点的切线方向，方向改变方向改变1 1、圆周运动是、圆周运动是变速变速运动，也是运动，也是变加速变加速曲线运动曲线运动2 2、匀速圆周运动中合外力就是向心力，、匀速圆周运动
15、中合外力就是向心力，变速圆周运动变速圆周运动合外力合外力不一定不一定是向心力。是向心力。说明：向心加速度、向心力只改变线速度的说明：向心加速度、向心力只改变线速度的方向方向，不，不改变其大小改变其大小 例例1010、如图，靠摩擦传动做匀速转动的大小两轮接触面互不、如图，靠摩擦传动做匀速转动的大小两轮接触面互不打滑，大轮的半径是小轮的打滑，大轮的半径是小轮的2 2倍。倍。A A、B B分别为大、小轮边缘上的分别为大、小轮边缘上的点，点，C C为大轮上一条半径的中点为大轮上一条半径的中点, ,则：则：AA、B B两点的线速度之比为两点的线速度之比为_；AA、C C两点的角速度之比为两点的角速度之比
16、为_；AA、B B、C C三点的线速度之比为三点的线速度之比为_；角速度之比为；角速度之比为_AA、B B、C C三点的向心加速度之比为三点的向心加速度之比为_。 皮带传装装置皮带传装装置1:11:12:2:11:2:12:4:1v=r皮带传动，轮边缘线速度相等皮带传动，轮边缘线速度相等同轮转动，角速度相等同轮转动，角速度相等概念辨析概念辨析4 4关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，正确的关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，正确的是（是（ ）A A由由a=va=v2 2/r/r可知，可知，a a与与r r成反比成反比B B由由a=a=2 2r r可知，可知，a a与与r r成正比成正比C C由
17、由v=rv=r可知，可知，与与r r成反比成反比D D由由=2/T=2/T可知，可知，与与T T成反比成反比控制变量。D圆周运动圆周运动二、圆周运动问题的解题步骤二、圆周运动问题的解题步骤确定研究对象确定研究对象 、确定物体做圆周运动的圆心，半径，轨道平面。、确定物体做圆周运动的圆心，半径，轨道平面。对物体进行对物体进行受力分析受力分析，利用，利用正交分解法正交分解法找出合外力找出合外力F合合=.根据题目信息合理选择向心力表达式根据题目信息合理选择向心力表达式Fn=依据依据F合合=Fn，列方程求解。，列方程求解。例例1111、如图所示，质量可忽略，长度为、如图所示，质量可忽略，长度为L L的不
18、可伸的不可伸长的细线系着一个质量为长的细线系着一个质量为m m的小球在水平面内作匀的小球在水平面内作匀速圆周运动，细线和小球的运动轨迹形成一个圆速圆周运动，细线和小球的运动轨迹形成一个圆锥，故称为圆锥摆，若摆线与竖直方向的夹角为锥，故称为圆锥摆，若摆线与竖直方向的夹角为，摆动的线速度为多少，摆动的线速度为多少? ?Rh解题指导：解题指导：正交分解法正交分解法mgFX轴：牛顿第二定律轴：牛顿第二定律y轴：二力平衡轴：二力平衡圆锥摆模型的解题圆锥摆模型的解题9 9内壁光滑圆锥筒固定不动，其轴线竖直，如图，两质量相内壁光滑圆锥筒固定不动，其轴线竖直，如图，两质量相同的小球同的小球A A和和B B紧贴
19、内壁分别在图示所在的水平面内做匀速圆周紧贴内壁分别在图示所在的水平面内做匀速圆周运动，则运动，则 A AA A球的线速度必定大于球的线速度必定大于B B球的线速度球的线速度B BA A球对筒壁的压力必定大于球对筒壁的压力必定大于B B球对筒壁的压力球对筒壁的压力C CA A球的角速度必定大于球的角速度必定大于B B球的角速度球的角速度D DA A球的运动周期必定大于球的运动周期必定大于B B球的运动周期球的运动周期例例12、如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴、如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为=
20、30，一条长为，一条长为L的的绳（质量不计），一端固定在圆锥体的顶点绳（质量不计），一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一处，另一端拴着一个质量为个质量为m的小物体（可看作质点），物体以一定速率的小物体（可看作质点），物体以一定速率v绕圆锥绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动。体的轴线做水平匀速圆周运动。物体速率为多少时？物体恰好脱离圆锥体？物体速率为多少时？物体恰好脱离圆锥体？当当 时，求绳对物体的拉力？时，求绳对物体的拉力？当当 时，求绳对物体的拉力？时，求绳对物体的拉力？mL圆锥摆模型的临界问题圆锥摆模型的临界问题例例1313、当汽车通过拱桥顶点的速度为、当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/
21、s10m/s时，车对桥顶的压力时，车对桥顶的压力为车重的为车重的15/1615/16；如果要使汽车对桥顶无压力，则汽车通过桥顶；如果要使汽车对桥顶无压力，则汽车通过桥顶的速度应为的速度应为 ，如果要使汽车对桥如果要使汽车对桥压力为车重的压力为车重的3/43/4，则汽车通过桥顶的速度应为，则汽车通过桥顶的速度应为_mgmgN N汽车过拱桥模型汽车过拱桥模型例题例题1414：一根不可伸长的细绳系着小球，让小球在竖直面内做圆：一根不可伸长的细绳系着小球，让小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量周运动，小球的质量m=10kgm=10kg，绳子长度为，绳子长度为L=10cmL=10cm，小球经过最高，小球
22、经过最高点时，绳产生的弹力大小为点时，绳产生的弹力大小为80N80N小球此时的速度为多大？小球此时的速度为多大？若将细绳换成轻杆，其他条件不变，小球此时的速度为多大？若将细绳换成轻杆，其他条件不变，小球此时的速度为多大？O绳“绳系绳系”和和“杆系杆系”模型的竖直平面内的圆周运动模型的竖直平面内的圆周运动解题提示解题提示: :绳只能产生拉力或不产生作用力绳只能产生拉力或不产生作用力. .杆能产生拉力、支持力或不产生作用力杆能产生拉力、支持力或不产生作用力万有引力和航天万有引力和航天一、开普勒三定律：一、开普勒三定律：1 1、开普勒第一定律（轨道定律）：、开普勒第一定律（轨道定律）：所有行量绕太阳
23、运动的轨道是所有行量绕太阳运动的轨道是椭圆椭圆，太阳处在椭圆的一个，太阳处在椭圆的一个焦点焦点上。上。2 2、开普勒第二定律（面积定律）：、开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等相等的时间内扫过相等的时间内扫过相等的的面积面积。行星经过近日点速度。行星经过近日点速度大于大于远日点速度远日点速度3 3、开普勒第三定律：（周期定律）：、开普勒第三定律：（周期定律）：所有行星的轨道的所有行星的轨道的半长轴的三次方半长轴的三次方跟它的跟它的公转周期的二次方公转周期的二次方的比的比值都相等，即值都相等，即R R3 3/T/T2 2=K=K
24、K K与环绕天体无与环绕天体无关，决定于中关，决定于中心天体的质量。心天体的质量。万有引力和航天万有引力和航天万有引力定律万有引力定律 适用范围：适用范围：两个质点间的万有引力两个质点间的万有引力两个均匀球体间的万有引力两个均匀球体间的万有引力一个质点和一个均匀球体间的万有引力一个质点和一个均匀球体间的万有引力引力常量引力常量G=6.6710G=6.6710-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2r0,r0,公式已经不成立，所以公式已经不成立，所以FF无意义无意义万有引力和航天万有引力和航天m基本模型基本模型m mr rM M匀速圆周运动模型匀速圆周运动模型解题规律解题规律黄金置换式黄金置
25、换式解决问题解决问题F F万万=F=Fn n求星球表面加速度求星球表面加速度求星球的质量求星球的质量M置换置换M未知而知未知而知g求中心天体的质量求中心天体的质量M和和密度密度分析或求环绕物的线速分析或求环绕物的线速度、角速度、周期与半度、角速度、周期与半径的关系径的关系例例1515、火星的质量和半径分别约为地球的、火星的质量和半径分别约为地球的 和和 ，地，地球表面的重力加速度为球表面的重力加速度为g g，则火星表面的重力加速度为，则火星表面的重力加速度为（ ）A A、0.2g B0.2g B、0.4g C0.4g C、2.5g D2.5g D、5g5g万有引力和航天万有引力和航天例例161
26、6、设地球表面重力加速度为、设地球表面重力加速度为g g0 0，物体在距离地心，物体在距离地心4R4R（R R为地为地球的半径）处，由于地球的引力而产生的加速度为球的半径）处，由于地球的引力而产生的加速度为g g，则，则g/gg/g0 0为（为（ ）A A、1 B1 B、 C C、 D D、例例1717：利用下列哪组数据可以举算出地球的质量：利用下列哪组数据可以举算出地球的质量, ,引力常量引力常量G G已知已知, ,（ ）A:A:已知地球的半径已知地球的半径r r和地球表面的重力加速度和地球表面的重力加速度g gB:B:已知卫星围绕地球运动的轨道半径已知卫星围绕地球运动的轨道半径r r和周期
27、和周期T TC:C:已知地球围绕太阳运动的轨道半径已知地球围绕太阳运动的轨道半径r r和线速度和线速度v vD:D:已知卫星围绕地球运动的线速度已知卫星围绕地球运动的线速度V V和周期和周期T T例题例题1818：假设在半径为：假设在半径为R R的某天体表面发射该天体的卫星，若它贴的某天体表面发射该天体的卫星，若它贴近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为近该天体的表面做匀速圆周运动的周期为T T1 1，已知万有引力常量为，已知万有引力常量为G G，则该天体的密度是多少？若这颗卫星距该天体表面的高度为，则该天体的密度是多少？若这颗卫星距该天体表面的高度为h h，测得在该处做圆周运动的周期为测得在该
28、处做圆周运动的周期为T T2 2，则该天体的密度又是多少？，则该天体的密度又是多少？ABD 2、两颗人造地球卫星质量之比、两颗人造地球卫星质量之比m1 m2=1 2,轨轨道半径之比道半径之比r1 r2=3 1，下列有关数据之比正确，下列有关数据之比正确的是的是( )A、周期之比、周期之比T1 T2=3 1 B、线速度之比、线速度之比v1 v2=3 1C、向心力之比、向心力之比F1 F2=1 9 D、向心加速度之比、向心加速度之比a1 a2=1 9D1、人造地球卫星的轨道半径越大，则、人造地球卫星的轨道半径越大，则( )A、速度越小，周期越小、速度越小，周期越小B、速度越小，加速度越小、速度越小
29、，加速度越小C、加速度越小、加速度越小,周期越大周期越大D、角速度越小、角速度越小,加速度越大加速度越大BC人造卫星的运动规律人造卫星的运动规律 设地球质量为设地球质量为M M，半径为，半径为R R，试求出发射人造卫星的第一宇宙，试求出发射人造卫星的第一宇宙速度速度 若地球半径为若地球半径为R R，地球表面的重力加速度为，地球表面的重力加速度为g g，试求出发射人造卫，试求出发射人造卫星的第一宇宙速度？星的第一宇宙速度？第一宇宙速度的求解第一宇宙速度的求解近地卫星近地卫星:r=R:r=RR Rv v等于第一宇宙速度等于第一宇宙速度地球同步卫星地球同步卫星1 1、所谓地球同步卫星是指相对于地面静
30、止的人造卫、所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运星，它在轨道上跟着地球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：动，它的周期：T T24h24h，它的角速度与地球自转的角，它的角速度与地球自转的角速度相同速度相同2 2、所有的同步卫星只、所有的同步卫星只能分布在能分布在赤道上方赤道上方的一的一个确定轨道上个确定轨道上 ，即同，即同步卫星轨道平面与地球步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，赤道平面重合，卫星离卫星离地面高度为定值地面高度为定值。已知地球的半径是已知地球的半径是R R，地球自转的周期，地球自转的周期T T，地球的质量，地球的质量M M，引
31、力常量，引力常量，若要发射一颗地球同步卫星，试求：若要发射一颗地球同步卫星，试求： （1 1）地球同步卫星的离地面高度）地球同步卫星的离地面高度h h （2 2）地球同步卫星的环绕速度）地球同步卫星的环绕速度v v和角速度和角速度若不知地球质量，而知道地球表面的重力若不知地球质量，而知道地球表面的重力加速度加速度g g，再求地球同步卫星的离地高度，再求地球同步卫星的离地高度h h地球地球地球同步卫星地球同步卫星hR4、在某星球表面上以、在某星球表面上以v0竖直上抛一物体，竖直上抛一物体，经时间经时间t回到抛出点。问在此星球上至少以回到抛出点。问在此星球上至少以多大的速度水平抛出该物，才能使该物不再多大的速度水平抛出该物，才能使该物不再回到星球上？（设星球的半径为回到星球上？（设星球的半径为R）天体运动与抛体运动或竖直平面内圆周运动的综合天体运动与抛体运动或竖直平面内圆周运动的综合竖直上抛竖直上抛竖直上抛运动与竖直上抛运动与万有引力综合万有引力综合
