《人教版高一物理必修二第五章曲线运动5.1曲线运动(共49张PPT)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高一物理必修二第五章曲线运动5.1曲线运动(共49张PPT)（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章第五章 曲线运动曲线运动第一节第一节 曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动曲线运动生活实例生活实例生活实例生活实例物体（质点）运动物体（质点）运动轨迹是曲线的运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动叫做曲线运动曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向A A AB B B过曲线上的过曲线上的过曲线上的过曲线上的A A、B B两点作直线，这条直线叫做两点作直线，这条直线叫做两点作直线，这条直线叫做两点作直线，这条直线叫做曲线的割线。曲线的割线。曲线的割线。曲线的割线。割线割线设想设想 B 点逐
2、渐向点逐渐向 A 点移动，这条割线的位置点移动，这条割线的位置也就不断变化。当也就不断变化。当 B 点非常非常接近点非常非常接近 A 点时，点时，这条割线就叫做曲线在这条割线就叫做曲线在 A 点的切线。点的切线。切线切线切线切线一一 曲线运动的位移曲线运动的位移1.曲曲线运运动:质点运点运动的的轨迹是一条迹是一条曲曲线的运的运动.2.在平面直角坐在平面直角坐标系中系中,质点做曲点做曲线运运动到某位置到某位置.用用该位置位置的的坐坐标表示表示质点做曲点做曲线运运动中的位置中的位置.二二 曲曲线运运动的速度的速度1.速度方向速度方向:做曲做曲线运运动的的质点的点的速度方向速度方向沿曲沿曲线在在这一
3、点的一点的切切线方向方向.2.特点特点:做曲做曲线运运动的的质点的速度方向点的速度方向时刻改刻改变.即速度即速度时刻刻改改变,因此因此,曲曲线运运动一定是一定是变速速运运动.3.分速度分速度:做曲做曲线运运动的的质点点,速度速度时刻刻变化化,可以用在相互垂可以用在相互垂直的两个方向的分矢量来表示直的两个方向的分矢量来表示,叫做叫做这两个方向的两个方向的分速度分速度.三三 做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲做曲线运运动的条件的条件:当物体的受合外力的方向跟物体的速度当物体的受合外力的方向跟物体的速度方向方向不在同一直不在同一直线上上时,物体做曲物体做曲线运运动.曲线运动速度的方向曲线运动速度的
4、方向曲线运动速度的方向曲线运动速度的方向质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向。切线方向。切线方向。切线方向。v vv vv v做曲线运动做曲线运动的质点的速的质点的速度方向始终度方向始终不断改变不断改变曲线运动曲线运动一定是变一定是变速运动速运动做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件问题问题问题问题1: 1: 问题问题问题问题2: 2: 物体只有速度而不受力，则物体做什么运动？物体只有速度而不受力，则物体做什么运动？物体只有速度而不受力，则物体做什么运动
5、？物体只有速度而不受力，则物体做什么运动？物体初速度为零，受恒力作用，则物体做什物体初速度为零，受恒力作用，则物体做什物体初速度为零，受恒力作用，则物体做什物体初速度为零，受恒力作用，则物体做什么运动？么运动？么运动？么运动？问题问题问题问题3: 3: 物体初速度物体初速度物体初速度物体初速度不为零不为零不为零不为零，受到力作用，则物体做，受到力作用，则物体做，受到力作用，则物体做，受到力作用，则物体做什么运动？什么运动？什么运动？什么运动？一、小船渡河问题的分析方法一、小船渡河问题的分析方法一、小船渡河问题的分析方法一、小船渡河问题的分析方法 小船渡河问题的分析方法：小船渡河问题的分析方法：
6、小船渡河问题的分析方法：小船渡河问题的分析方法： 方法一：方法一：方法一：方法一：小船在有一定流速的水中渡河时，将小船在有一定流速的水中渡河时，将船渡河的运动船渡河的运动看作参与两个方向的分运动，即随水看作参与两个方向的分运动，即随水以速度以速度 v水水 漂流的运动和以速度漂流的运动和以速度 v船船 相对于静水的相对于静水的划行运动，这两个分运动互不干扰具有等时性划行运动，这两个分运动互不干扰具有等时性。 方法二：方法二： 将船对水的速将船对水的速度沿平行于河岸和垂直河岸度沿平行于河岸和垂直河岸方向正交分解。方向正交分解。 注意：注意：船的船的实际运动实际运动 v（相对于河岸的运动）（相对于河
7、岸的运动） 是合运动。是合运动。方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧1. 处理方法理方法小船在有一定流速的水中小船在有一定流速的水中过河河时，实际上参与了两个方向的分上参与了两个方向的分运运动，船的，船的实际运运动是两个运是两个运动的合运的合运动. 2. 二种情景二种情景 问题问题问题问题1 1：小船如何渡河时间最短？小船如何渡河时间最短？小船如何渡河时间最短？小船如何渡河时间最短？小船渡河问题的分析方法小船渡河问题的分析方法小船渡河问题的分析方法小船渡河问题的分析方法 【例例例例例例1 1 1】一条宽度为一条宽度为一条宽度为一条宽度为一条宽度为一条宽度为L L L的河流，已知船在
8、静水中的河流，已知船在静水中的河流，已知船在静水中的河流，已知船在静水中的河流，已知船在静水中的河流，已知船在静水中的速度为的速度为的速度为的速度为的速度为的速度为V V V船船船船船船，水流速度为，水流速度为，水流速度为，水流速度为，水流速度为，水流速度为V V V水水水水水水，那么：，那么：，那么：，那么：，那么：，那么：Lv v水水水水 【解析解析解析解析】设船头斜向上游与河岸成任意角设船头斜向上游与河岸成任意角设船头斜向上游与河岸成任意角设船头斜向上游与河岸成任意角 ，这，这，这，这时船速在垂直于河岸方向的速度分量：时船速在垂直于河岸方向的速度分量：时船速在垂直于河岸方向的速度分量：时
9、船速在垂直于河岸方向的速度分量：v v船船船船v v2 2 2 2v v1 1 1 1v v1 1= =v v水水水水sinsin 渡河所需时间为：渡河所需时间为：渡河所需时间为：渡河所需时间为： t t= =L L / /v v水水水水sinsin 船头与河岸垂直时，船头与河岸垂直时，船头与河岸垂直时，船头与河岸垂直时，渡河时间最短渡河时间最短渡河时间最短渡河时间最短：t t min min= =L L / /v v水水水水方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧2. 船在静水中的航速为船在静水中的航速为v1，水流的速度为，水流的速度为v2.为使船行驶到河正为使船行驶到河正对岸的码头
10、，则对岸的码头，则v1相对相对v2的方向应为的方向应为() 解解析析：为使使船船行行驶到到正正对岸岸，必必须使使v1、v2的的合合速速度度方方向向指指向正向正对岸，只有岸，只有C图象正确象正确答案：答案： C二二 物体做曲线运动的条件物体做曲线运动的条件条件条件:当物体所受合力的方向跟它的速度不在同一直线上时当物体所受合力的方向跟它的速度不在同一直线上时物体做曲线运动物体做曲线运动.1.几种不同运动规律的比较几种不同运动规律的比较F F合合a av vs sF F方向与方向与v v方向方向a a方向与方向与v v方向方向匀速直匀速直线运运动F F合合=0=0a=0a=0恒定恒定位移大位移大小等
11、于小等于路程路程匀加速匀加速直直线运运动F F合合恒恒定定, ,F F合合0 0a0a0a a恒定恒定变化化位移位移大小大小等于等于路程路程在一在一条直条直线上上在一在一条直条直线上上曲曲线运运动F F合合0,0,可能可能恒定恒定, ,可能可能变化化a0,a0,可能可能恒定恒定, ,可能可能变化化变化化位移位移大小大小小于小于路程路程不在不在一条一条直直线上上不在不在一条一条直直线上上2.如何判断物体是做直线运动还是做曲线运动如何判断物体是做直线运动还是做曲线运动?(1)明确初速度方向明确初速度方向;(2)分析合力的方向分析合力的方向;(3)分析两个方向的分析两个方向的关系关系,从而做出判断从
12、而做出判断.3.曲线运动的条件和特点曲线运动的条件和特点项目目内容内容说明或提示明或提示曲曲线运运动轨迹是一条曲迹是一条曲线的运的运动叫叫做曲做曲线运运动曲曲线运运动的的条件条件质点所受合外力的方向跟点所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直它的速度方向不在同一直线上上(v(v0 00,F0)0,F0)加速度方向跟速度方向不加速度方向跟速度方向不在一直在一直线上上曲曲线运运动的的特点特点轨迹是一条曲迹是一条曲线某点的瞬某点的瞬时速度的方向速度的方向, ,就是通就是通过这一点的切一点的切线的方向的方向曲曲线运运动的速度方向的速度方向时刻在改刻在改变, ,所以是所以是变速运速运动, ,并且必具有加
13、速度并且必具有加速度加速度可以是不加速度可以是不变的的, ,这类曲曲线运运动是匀是匀变速曲速曲线运运动, ,如平抛运如平抛运动( (后面学后面学) )加速度可以是加速度可以是变化的化的, ,这类曲曲线运运动叫叫变加速曲加速曲线运运动( (或非匀或非匀变速曲速曲线运运动),),如如圆周运周运动( (后面学后面学) )4.无力不拐弯无力不拐弯,拐弯必有力拐弯必有力,曲线运动轨迹始终夹在合外力方曲线运动轨迹始终夹在合外力方向与速度方向之间向与速度方向之间,而且向合外力的方向弯曲而且向合外力的方向弯曲,即合外力指向即合外力指向轨迹凹侧轨迹凹侧,如下图如下图.5.曲曲线运运动的位移大小一定小于其路程的位
14、移大小一定小于其路程.例例3:如如图所示所示,物体在恒力物体在恒力F作用下沿曲作用下沿曲线从从A运运动到到B,这时,突然使它所受力反向突然使它所受力反向,大小不大小不变,即由即由F变为-F.在此力作用下在此力作用下,物体以后的运物体以后的运动情况情况,下列下列说法中正确的是法中正确的是( )A.物体可能沿曲物体可能沿曲线Ba运运动B.物体可能沿直物体可能沿直线Bb运运动C.物体可能沿曲物体可能沿曲线Bc运运动D.物体可能沿原曲物体可能沿原曲线由由B到到A答案答案:C解析解析:根据物体做曲根据物体做曲线运运动的条件的条件,物体由物体由A到到B的运的运动过程程中中,F的方向与速度的方向的方向与速度
15、的方向总交某一角度交某一角度(不等于零且不等于不等于零且不等于180),并且并且F的方向一定指向的方向一定指向轨迹的凹迹的凹侧,当物体运当物体运动到到B点点时,F一定指向一定指向B点的切点的切线下方下方,其可能的方向如下其可能的方向如下图所示所示.F反反向后向后,-F与与vB之之间只有曲只有曲线Bc,故物体的运故物体的运动轨迹可能迹可能为Bc,-F与与vB不在一条直不在一条直线上上,沿运沿运动轨迹直迹直线Bb显然是不可能的然是不可能的.小船渡河问题的分析方法小船渡河问题的分析方法小船渡河问题的分析方法小船渡河问题的分析方法 【例例例例例例2 2 2】一条宽度为一条宽度为一条宽度为一条宽度为L
16、L的河流，已知船在静水中的河流，已知船在静水中的河流，已知船在静水中的河流，已知船在静水中的速度为的速度为的速度为的速度为V V船船船船，水流速度为，水流速度为，水流速度为，水流速度为V V水水水水，那么：，那么：，那么：，那么： 问题问题问题问题2 2：若若V船船V水水，怎样渡河位移最小，怎样渡河位移最小？ 【解析解析解析解析】渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于渡河位移等于L，必须使船的合速度，必须使船的合速度V的方向与河的方向与河岸垂直。这是船头应指向河的上游，并与河岸成一岸垂直。这是船头应指向河的上游，并与河岸成一定的角度定的角度。Lv v船船船
17、船v v水水水水v v 根据三角函数关系有：根据三角函数关系有：V水水cosV船船=0. 0cos10cos1 只有在只有在V船船V水水时，船才时，船才有可能有可能垂直于河岸垂直于河岸横渡。横渡。方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧方法技巧 【练练练练练练313131】小船在静水中速度为小船在静水中速度为小船在静水中速度为小船在静水中速度为v v，今小船要渡，今小船要渡，今小船要渡，今小船要渡过一条小河，船在行驶过程中，船头始终与河岸垂过一条小河，船在行驶过程中，船头始终与河岸垂过一条小河，船在行驶过程中，船头始终与河岸垂过一条小河，船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直直直直. .若航行到河
18、中间时，水流速度增大，则渡河时间若航行到河中间时，水流速度增大，则渡河时间若航行到河中间时，水流速度增大，则渡河时间若航行到河中间时，水流速度增大，则渡河时间与预定的时间相比（）与预定的时间相比（）与预定的时间相比（）与预定的时间相比（）A.A.减少减少减少减少B.B.不变不变不变不变C.C.增加增加增加增加D.D.无法确定无法确定无法确定无法确定 【解析解析解析解析】小船实际上参与了两种运动小船实际上参与了两种运动小船实际上参与了两种运动小船实际上参与了两种运动. .一种是一种是一种是一种是垂直河岸的以恒定速度来渡河，另一种是随水以垂直河岸的以恒定速度来渡河，另一种是随水以垂直河岸的以恒定速
19、度来渡河，另一种是随水以垂直河岸的以恒定速度来渡河，另一种是随水以水流速度向下漂移水流速度向下漂移水流速度向下漂移水流速度向下漂移. .而渡河时间只由河宽与垂直河而渡河时间只由河宽与垂直河而渡河时间只由河宽与垂直河而渡河时间只由河宽与垂直河岸的速度共同来决定，岸的速度共同来决定，岸的速度共同来决定，岸的速度共同来决定，由分运动的独立性可知，由分运动的独立性可知，由分运动的独立性可知，由分运动的独立性可知，水流速度不影响渡河时间，水流速度不影响渡河时间，水流速度不影响渡河时间，水流速度不影响渡河时间，它只影响小船登陆地它只影响小船登陆地它只影响小船登陆地它只影响小船登陆地点和运动轨迹点和运动轨迹
20、点和运动轨迹点和运动轨迹. .B B 【练练练练练练323232】 （满分样板（满分样板（满分样板（满分样板1212分）分）分）分） 河宽河宽河宽河宽L L300 m300 m，水速水速水速水速u u1 m/s1 m/s，船在静水中的速度，船在静水中的速度，船在静水中的速度，船在静水中的速度v v3 m/s3 m/s，欲分别，欲分别，欲分别，欲分别按下列要求过河时，船头应与河岸成多大角度？过按下列要求过河时，船头应与河岸成多大角度？过按下列要求过河时，船头应与河岸成多大角度？过按下列要求过河时，船头应与河岸成多大角度？过河时间是多少？河时间是多少？河时间是多少？河时间是多少？ （1 1）以最短
21、时间过河；）以最短时间过河；）以最短时间过河；）以最短时间过河； （2 2）以最小位移过河；）以最小位移过河；）以最小位移过河；）以最小位移过河； （3 3）到达正对岸上游）到达正对岸上游）到达正对岸上游）到达正对岸上游100 m100 m处处处处渡河问题分析与计算渡河问题分析与计算渡河问题分析与计算渡河问题分析与计算渡河问题分析与计算渡河问题分析与计算 解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！ 【解析解析解析解析】 （1 1）以最短时间渡以最短时间渡以最短时间渡以最短时间渡河时，船头应垂直
22、于河岸航行，即河时，船头应垂直于河岸航行，即河时，船头应垂直于河岸航行，即河时，船头应垂直于河岸航行，即与河岸成与河岸成与河岸成与河岸成90900 0角最短时间为：角最短时间为：角最短时间为：角最短时间为：t tL L v v300 300 3 3s s100 s100 s（2 2分）分）分）分）Lv vu uv v合合合合 （2 2）以最小位移过河，船的实际航向应垂直以最小位移过河，船的实际航向应垂直以最小位移过河，船的实际航向应垂直以最小位移过河，船的实际航向应垂直河岸，即船头应指向上游河岸设船头与上游河河岸，即船头应指向上游河岸设船头与上游河河岸，即船头应指向上游河岸设船头与上游河河岸，
23、即船头应指向上游河岸设船头与上游河岸夹角为岸夹角为岸夹角为岸夹角为 ，有：，有：，有：，有：Lv vu uv v合合合合 vcos=uvcos=u， =arccosu/v=arccos1/3.arccosu/v=arccos1/3.（2 2分）分）分）分）sin1cos22 23渡河时间为渡河时间为tLvsin 3003sin s106.4 s（1 1分）分）分）分）（2 2分）分）分）分）（3 3）设船头与上游河岸夹角为设船头与上游河岸夹角为设船头与上游河岸夹角为设船头与上游河岸夹角为 ，则有：，则有：，则有：，则有： Lu uv vav vcosacosav vsinasinax x（vc
24、osvcosu u）t tx x （2 2分）分）分）分）vtsinvtsinL L （2 2分）分）分）分）两式联立得：两式联立得：两式联立得：两式联立得： 5353， t t125 s125 s （1 1分）分）分）分）【答案答案答案答案】见解题样板见解题样板见解题样板见解题样板做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件物体（质点）做曲线运动的条件是物体（质点）做曲线运动的条件是物体（质点）做曲线运动的条件是物体（质点）做曲线运动的条件是 运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上不在同一直线上F Fv vmgmgv v
25、做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件力与速度方向关系决定运动轨迹力与速度方向关系决定运动轨迹力与速度方向关系决定运动轨迹力与速度方向关系决定运动轨迹 F 与与 v 共线共线F 、v 同向同向F 、v 反向反向直线运动直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动变加速直线运动变加速直线运动F F F 恒定恒定恒定恒定恒定恒定F F F 变化变化变化变化变化变化加速运动加速运动减速运动减速运动做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件做曲线运动的条件力与速度方向关系决定运动轨迹力与速度方向关系决定运动轨迹力与速度方向关系决定运动轨迹力与速度方向关系决定运动轨迹 F 与与
26、v 不共线不共线00 900曲线运动曲线运动匀变速曲线运动匀变速曲线运动变加速曲线运动变加速曲线运动F F F 恒定恒定恒定恒定恒定恒定F F F 变化变化变化变化变化变化900 v v水水水水, ,则船头必须指向河岸上游方向，则船头必须指向河岸上游方向，则船头必须指向河岸上游方向，则船头必须指向河岸上游方向， 使合速度垂直河岸，最小位移等于河宽。使合速度垂直河岸，最小位移等于河宽。使合速度垂直河岸，最小位移等于河宽。使合速度垂直河岸，最小位移等于河宽。 . . 若若若若v v船船船船 vG，物物体体将将飞离离地地面面做做类平平抛抛运运动，设此此时的的加加速速度度为a2，由由牛牛顿第第二二定律得定律得FGma2.解得解得a22 m/s2.
