5.1曲線運動課件PPT課件

1、1 1曲線運動曲線運動第1頁/共87頁第2頁/共87頁一、曲線運動的位移1曲線運動曲線運動：運動軌跡是曲線的運動叫做曲線運動2坐標(biāo)系的選擇坐標(biāo)系的選擇研究物體在平面內(nèi)做曲線運動時應(yīng)選擇_坐標(biāo)系如把一個物體沿水平方向拋出，它不會一直在水平面上運動，而是沿曲線運動落向地面這種情況無法用直線坐標(biāo)系研究物體的運動，而應(yīng)選擇_可選拋出點為坐標(biāo)原點，讓x軸沿水平拋出的方向，y軸沿豎直向下的方向，如下圖所示平面直角平面直角坐標(biāo)系第3頁/共87頁第4頁/共87頁切線方向方向變速運動第5頁/共87頁三、運動描述的實例1裝置裝置：在一端封閉、長約1 m的玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個紅蠟做的小圓體R，將玻璃管的開口

2、端用橡膠塞塞緊如圖(甲)所示2實驗過程實驗過程(1)將這個玻璃管倒置如圖(乙)所示，可以看到蠟塊上升的速度大致不變，即蠟塊做_運動(2)再次將玻璃管上下顛倒，在蠟塊上升的同時，將玻璃管緊貼著黑板沿_勻速移動，可以看到蠟塊相對于黑板_移動，如圖(丙)所示(3)以開始時蠟塊的位置為原點，建立平面直角坐標(biāo)系，如圖(丁)設(shè)蠟塊勻速上升的速度為vy，玻璃管水平向右移動的速度為vx.勻速直線水平向右向右上方第6頁/共87頁第7頁/共87頁vxtvyt第8頁/共87頁3結(jié)論結(jié)論(1)合運動、分運動蠟塊的實際運動可以分解為_和_，這兩個運動都叫做分運動，蠟塊實際參與的斜向右上方的運動叫做合運動(2)運動的合成

3、和分解所遵循的法則描述運動的物理量都是矢量，對它們進(jìn)行合成和分解都要運用平行四邊形定則、三角形定則四、物體做曲線運動的條件當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向_上時，物體做曲線運動. 豎直向上的勻速運動水平向右的勻速運動不在一條直線第9頁/共87頁一、對曲線運動速度方向的理解1曲線運動的速度方向曲線運動的速度方向質(zhì)點做曲線運動時，速度的方向是時刻改變的質(zhì)點在任一時刻(或任一位置)的瞬時速度的方向與其這一時刻所在位置處的曲線的切線方向一致，并指向質(zhì)點運動的方向如下圖所示的兩種情況第10頁/共87頁第11頁/共87頁【特別提醒特別提醒】在畫某點的速度方向時，首先在畫某點的速度方向時，首先要弄清兩點：

4、一是物體沿軌跡的運動方向，二要弄清兩點：一是物體沿軌跡的運動方向，二是沿該點的切線方向是沿該點的切線方向第12頁/共87頁第13頁/共87頁下列說法中正確的是()A做曲線運動的物體，速度方向一定變化B速度方向發(fā)生變化的運動一定是曲線運動C速度變化的運動一定是曲線運動D做曲線運動的物體一定具有加速度第14頁/共87頁解析：解析：答案：答案：AD第15頁/共87頁第16頁/共87頁第17頁/共87頁解析：解析：物體所受外力方向與速度方向不在同物體所受外力方向與速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動，且運動軌跡偏一直線上時，物體做曲線運動，且運動軌跡偏向外力方向小鋼球受磁鐵的吸引而做曲線運向外力方

5、向小鋼球受磁鐵的吸引而做曲線運動，運動方向只會向所受吸引力的方向偏轉(zhuǎn)，動，運動方向只會向所受吸引力的方向偏轉(zhuǎn)，因而磁鐵位置只可能在因而磁鐵位置只可能在B處，不可能在處，不可能在A處或處或C處又磁鐵的處又磁鐵的N極或極或S極對小鋼球都有吸引力，極對小鋼球都有吸引力，故靠近小鋼球的磁極極性無法確定正確選項故靠近小鋼球的磁極極性無法確定正確選項為為D.答案：答案：D第18頁/共87頁三、運動的合成與分解1概念概念：由分運動求合運動的過程叫做運動的合成，由合運動求分運動的過程叫做運動的分解即：第19頁/共87頁2運動的合成與分解的方法：運動的合成與分解運動的合成與分解的方法：運動的合成與分解是指描述運

6、動的各物理量，即位移、速度、加速是指描述運動的各物理量，即位移、速度、加速度的合成與分解，由于它們都是矢量，遵循平行度的合成與分解，由于它們都是矢量，遵循平行四邊形定則四邊形定則(1)如果兩個分運動都在同一條直線上，需選取正方向，與正方向同向的量取“”，與正方向反向的量取“”，則矢量運算簡化為代數(shù)運算(2)如果兩個分運動互成角度，則遵循平行四邊形定則(如圖所示)第20頁/共87頁第21頁/共87頁(3)兩個相互垂直的分運動的合成：如果兩個分運動都是直線運動，且互成角度為90，其分位移為s1、s2，分速度為v1、v2，分加速度為a1、a2，則其合位移s、合速度v和合加速度a，可以運用解直角三角形

7、的方法求得，如圖所示第22頁/共87頁第23頁/共87頁(4)運動的分解方法：理論上講一個合運動可以分解成無數(shù)組分運動，但在解決實際問題時不可以隨心所欲地隨便分解實際進(jìn)行運動的分解時，需注意以下幾個問題：確認(rèn)合運動，就是物體實際表現(xiàn)出來的運動明確實際運動是同時參與了哪兩個分運動的結(jié)果，找到兩個參與的分運動正交分解法是運動分解最常用的方法，選擇哪兩個互相垂直的方向進(jìn)行分解是求解問題的關(guān)鍵第24頁/共87頁3運動的合成與分解方法的指導(dǎo)思想：是化運動的合成與分解方法的指導(dǎo)思想：是化曲為直，化變化為不變，化復(fù)雜為簡單的等曲為直，化變化為不變，化復(fù)雜為簡單的等效處理觀點在實際問題中應(yīng)注意對合運動效處理觀

8、點在實際問題中應(yīng)注意對合運動與分運動的判斷合運動就是物體相對于觀與分運動的判斷合運動就是物體相對于觀察者所做的實際運動，只有深刻挖掘物體運察者所做的實際運動，只有深刻挖掘物體運動的實際效果，才能正確分解物體的運動動的實際效果，才能正確分解物體的運動第25頁/共87頁光滑水平面上有一質(zhì)量為m的靜止物體，在第一個t s內(nèi)受到水平向東的恒力F的作用，t s末撤去F，緊接著改為施加一個向北的作用力F，也作用t s求：(1)2t s末物體速度v的大小和方向；(2)物體在2t s內(nèi)的位移大小第26頁/共87頁第27頁/共87頁第28頁/共87頁第29頁/共87頁四、物體做直線運動與做曲線運動的比較運動名運

9、動名稱稱比較項目比較項目勻速直勻速直線線運動勻加速直線運動曲線運動F合合F合合0F合合0，F(xiàn)合合恒定F合0，F(xiàn)合可能恒定，可能變化第30頁/共87頁aa0a0，a恒恒定定a0，a可能恒定，可能恒定，可能變化可能變化v恒定恒定變化變化變化變化x位移大位移大小小等于路程位移大小等于路程位移大小比路程小F合方向與v方方向向在一條直在一條直線上線上不在一條直線上不在一條直線上a方向與方向與v方向方向在一條直在一條直線上線上不在一條直線上不在一條直線上第31頁/共87頁當(dāng)物體的初速度v0和所受的合外力F分別滿足下列(1)(4)中所給定的條件時，物體的運動情況將會怎樣？A靜止B勻速直線運動C勻加速直線運動

10、 D勻減速直線運動E勻變速運動 F曲線運動(1)v00，F(xiàn)0_；(2)v00，F(xiàn)0且恒定，方向相同_；(3)v00，F(xiàn)0且恒定，方向相反_；(4)v00，F(xiàn)0且恒定，方向不在同一條直線上_第32頁/共87頁解析：解析：(1)v00，F(xiàn)0，物體處于平衡狀態(tài)，物體處于平衡狀態(tài)中的靜止，答案為中的靜止，答案為A.(2)v00，F(xiàn)0且恒定，方向相同，物體將做勻且恒定，方向相同，物體將做勻加速直線運動，答案為加速直線運動，答案為C.(3)v00，F(xiàn)0且恒定，方向相反，物體將做勻且恒定，方向相反，物體將做勻減速直線運動，答案為減速直線運動，答案為D.(4)v00，F(xiàn)0且恒定，方向不在同一條直線上且恒定，方

11、向不在同一條直線上，物體將做曲線運動，同時加速度的大小和，物體將做曲線運動，同時加速度的大小和方向不變，故做勻變速運動，即勻變速曲線方向不變，故做勻變速運動，即勻變速曲線運動，答案為運動，答案為E、F.答案：答案：(1)A(2)C(3)D(4)EF第33頁/共87頁第34頁/共87頁【點撥點撥】從砂輪打磨下來的熾熱微粒，剛要從砂輪打磨下來的熾熱微粒，剛要脫離砂輪時的速度方向，沿砂輪的切線方向，脫離砂輪時的速度方向，沿砂輪的切線方向，由于慣性，微粒將以被擦落時具有的速度方向由于慣性，微粒將以被擦落時具有的速度方向做直線運動做直線運動同理可知，鏈球飛出的方向，也沿著鏈球所在同理可知，鏈球飛出的方向

12、，也沿著鏈球所在圓周的切線方向圓周的切線方向第35頁/共87頁第36頁/共87頁解析：解析：逐項分析如下逐項分析如下選項選項診斷診斷結(jié)論結(jié)論A曲線運動中速度的方向不斷變化，曲線運動中速度的方向不斷變化，速度是矢量，故速度一定不斷變化速度是矢量，故速度一定不斷變化B如果只有速度的大小變化而方向不如果只有速度的大小變化而方向不變，則物體做變速直線運動變，則物體做變速直線運動C向空中斜拋的物體，忽略空氣阻力向空中斜拋的物體，忽略空氣阻力時，只受重力作用，加速度為時，只受重力作用，加速度為g不變，不變，物體做勻加速曲線運動物體做勻加速曲線運動D勻速圓周運動的物體加速度大小，勻速圓周運動的物體加速度大小

13、，速度大小都不變，但不是直線運動速度大小都不變，但不是直線運動故選故選A.答案：答案：A第37頁/共87頁【反思總結(jié)反思總結(jié)】速度是矢量，不論是速度的速度是矢量，不論是速度的大小發(fā)生變化，還是速度的方向發(fā)生變化，大小發(fā)生變化，還是速度的方向發(fā)生變化，或同時都發(fā)生變化，都說明物體做變速運或同時都發(fā)生變化，都說明物體做變速運動而物體是勻變速還是非勻變速是由物體動而物體是勻變速還是非勻變速是由物體受到的合力是恒力還是變力決定的受到的合力是恒力還是變力決定的第38頁/共87頁【跟蹤發(fā)散跟蹤發(fā)散】11：(2011鄭州智林高一階段測鄭州智林高一階段測試試)下列說法正確的是下列說法正確的是()A做曲線運動的

14、物體速度方向必定變化做曲線運動的物體速度方向必定變化B速度變化的運動必定是曲線運動速度變化的運動必定是曲線運動C曲線運動的加速度一定在變化曲線運動的加速度一定在變化D曲線運動的速度方向沿曲線在這一點的切線方向曲線運動的速度方向沿曲線在這一點的切線方向第39頁/共87頁解析：解析：做曲線運動的物體在某時刻的速度方做曲線運動的物體在某時刻的速度方向，與軌跡上該時刻物體所在位置的切線方向向，與軌跡上該時刻物體所在位置的切線方向一致，不同的時刻對應(yīng)不同的位置，切線方向一致，不同的時刻對應(yīng)不同的位置，切線方向不斷變化表明速度的方向不斷變化，故不斷變化表明速度的方向不斷變化，故A、D選選項正確；速度是知量

15、，如果只有大小變化而方項正確；速度是知量，如果只有大小變化而方向不變，則物體做直線運動，故向不變，則物體做直線運動，故B選項錯誤；當(dāng)選項錯誤；當(dāng)物體受到恒力而做曲線運動時，物體的加速度物體受到恒力而做曲線運動時，物體的加速度不變，故不變，故C選項錯選項錯答案：答案：AD第40頁/共87頁第41頁/共87頁解析：解析：物體處于平衡狀態(tài)，則原來幾個力的合物體處于平衡狀態(tài)，則原來幾個力的合力一定為零，現(xiàn)受到另一個恒力作用，物體一定力一定為零，現(xiàn)受到另一個恒力作用，物體一定做變速運動，故選項做變速運動，故選項A錯誤若物體原來靜止則錯誤若物體原來靜止則現(xiàn)在一定做勻加速直線運動；若物體原來做勻速現(xiàn)在一定做

16、勻加速直線運動；若物體原來做勻速直線運動，且速度與恒力的方向共線，直線運動，且速度與恒力的方向共線， 則做勻變則做勻變速直線運動速直線運動(F與與v同向做勻加速，同向做勻加速，F(xiàn)與與v反向做勻反向做勻減速減速)，故選項，故選項B正確若速度與力不在同一直線正確若速度與力不在同一直線上，則物體做曲線運動，因力是恒力，則加速度上，則物體做曲線運動，因力是恒力，則加速度也是恒定的，因此物體做勻變速曲線運動，故選也是恒定的，因此物體做勻變速曲線運動，故選項項C、D正確正確答案：答案：BCD第42頁/共87頁【反思總結(jié)反思總結(jié)】判斷物體是否做曲線運動，從運判斷物體是否做曲線運動，從運動學(xué)角度看的是其速度方

17、向是否時刻發(fā)生變化；動學(xué)角度看的是其速度方向是否時刻發(fā)生變化；從動力學(xué)角度看的是其速度方向與合力方向是否從動力學(xué)角度看的是其速度方向與合力方向是否在一條直線上在一條直線上第43頁/共87頁第44頁/共87頁解析：解析：根據(jù)運動的合成知，兩個分運動的合運根據(jù)運動的合成知，兩個分運動的合運動的速度方向與加速度方向不在同一直線上，故動的速度方向與加速度方向不在同一直線上，故該物體一定做曲線運動該物體一定做曲線運動答案：答案：A第45頁/共87頁第46頁/共87頁第47頁/共87頁第48頁/共87頁答案：答案：(1)15 m，與水平方向成，與水平方向成53角角(2)1.2 m/s，豎直向上，豎直向上1

18、.5 m/s，與水平，與水平方向成方向成53角角第49頁/共87頁【反思總結(jié)反思總結(jié)】(1)將一些復(fù)雜的曲線運動根據(jù)其實將一些復(fù)雜的曲線運動根據(jù)其實際效果分解為直線運動是中學(xué)物理中一種常用方法，際效果分解為直線運動是中學(xué)物理中一種常用方法，可以達(dá)到化曲為直，化繁為簡的目的可以達(dá)到化曲為直，化繁為簡的目的(2)合運動與分運動各物理量間的等效關(guān)系合運動與分運動各物理量間的等效關(guān)系合位移合位移各分位移的矢量和各分位移的矢量和合速度合速度各分速度的矢量和各分速度的矢量和合加速度合加速度各分加速度的矢量和各分加速度的矢量和(3)運動的合成、分解與力的合成、分解均為矢量運運動的合成、分解與力的合成、分解均

19、為矢量運算，所使用的方法是相同的，因此在受力分析中常算，所使用的方法是相同的，因此在受力分析中常用的正交分解法、動態(tài)圖解法等也可以遷移應(yīng)用到用的正交分解法、動態(tài)圖解法等也可以遷移應(yīng)用到運動的合成和分解中運動的合成和分解中第50頁/共87頁第51頁/共87頁第52頁/共87頁答案：答案：5D第53頁/共87頁一、小船渡河問題一、小船渡河問題1先確定合運動和分運動先確定合運動和分運動小船的實際運動(站在岸上的人看到的運動)為合運動；同時參與的兩個分運動中，一個是船相對于靜水的運動，它的方向與船身指向相同，另一個是船隨水漂流的運動，它的方向與河岸平行，船在水中的合運動(實際相對地面的運動)是上述兩個

20、分運動的合成第54頁/共87頁2分情況討論小船渡河問題分情況討論小船渡河問題第一種情況：船速大于水速，即v2v1.(設(shè)水流速度為v1，船在靜水中速度為v2，河寬為d)(1)怎樣才能使渡河時間最短由分運動與合運動的等時性知，讓船頭垂直對岸運動即可(如下圖所示)，此時可得到下列各式：第55頁/共87頁第56頁/共87頁第57頁/共87頁第58頁/共87頁第59頁/共87頁第60頁/共87頁小船勻速橫渡一條河流，當(dāng)船頭垂直對岸方向航行時，在出發(fā)后10 min到達(dá)對岸下游120 m處；若船頭保持與河岸成角向上游航行，出發(fā)后12.5 min到達(dá)正對岸求：(1)水流的速度；(2)船在靜水中的速度；(3)河

21、的寬度；(4)船頭與河岸間的夾角.第61頁/共87頁第62頁/共87頁第63頁/共87頁第64頁/共87頁第65頁/共87頁第66頁/共87頁解析：解析：設(shè)船相對于靜水的速度為設(shè)船相對于靜水的速度為v1，水速為，水速為v2，船的合速度，船的合速度v的方向的方向(渡河方向渡河方向)與水速的夾與水速的夾角為角為，如圖所示由幾何關(guān)系知，當(dāng)，如圖所示由幾何關(guān)系知，當(dāng)v1垂直垂直于于v時，時，v1才可能最小，此時才可能最小，此時v1v2sin .第67頁/共87頁答案：答案：3 m/s第68頁/共87頁二、繩斜拉物體二、繩斜拉物體(或物體斜拉繩或物體斜拉繩)時時物體速度的分解物體速度的分解1問題探究問題探究：在實際生活中，常見到物體斜拉繩(如圖甲所示汽車?yán)K使A上升)或繩斜拉物體(如圖乙所示繩拉船靠岸)的問題 第69頁/共87頁那么圖甲中vA與vB、圖乙中v0與v有什么關(guān)系呢？2規(guī)律規(guī)律：由于繩不可伸長，繩兩端所連物體的速度沿著繩方向的分速度大小相同3速度分解方法：把物體的運動看成合運動速度分解方法：把物體的運動看成合運動(1)把物體實際速度分解為垂直于繩和平行于繩的兩個分量，根據(jù)沿繩方向的分速度大小相同列方程求解(2)以上所說的“速度”沿繩方向的分量指的是“瞬時速度”，而不是“平均速度”第70頁/共87頁(3)速度分解如圖所示：第