【成才之路】高中新課標(biāo)人教版物理-必修二(學(xué)案課件+課時練習(xí))-第五章-曲線運(yùn)動-第一節(jié)-曲線運(yùn)動

●情景切入在自然界和技術(shù)中，曲線運(yùn)動隨處可見，如斜向噴出的水(圖1)，在彎曲馬路上奔馳的汽車(圖2)，游樂場的過山車(圖3)等等，它們的運(yùn)動都是曲線運(yùn)動．那么曲線運(yùn)動有什么規(guī)律？我們?nèi)绾蝸硖接懬€運(yùn)動？這一章我們就來探究這些問題．●學(xué)問導(dǎo)航本章以曲線運(yùn)動的兩種特殊狀況——平拋運(yùn)動和勻速圓周運(yùn)動為例，探討物體做曲線運(yùn)動的條件和規(guī)律．本章所探討的運(yùn)動形式不同于前面的直線運(yùn)動，但探討的方法仍與前面一樣，即依據(jù)牛頓其次定律探討物體做曲線運(yùn)動時力與運(yùn)動的關(guān)系．所以本章學(xué)問是牛頓運(yùn)動定律在曲線運(yùn)動形式下的具體應(yīng)用．學(xué)好本章的概念和規(guī)律，將加深對速度、加速度及其關(guān)系的理解，加深對牛頓運(yùn)動定律的理解．提高應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律分析和解決實際問題的實力．本章內(nèi)容可劃分為三個單元：第一單元：(第一節(jié))講解并描述了物體做曲線運(yùn)動的條件和曲線運(yùn)動的特點(diǎn)．其次單元：(其次～四節(jié))闡述了探討曲線運(yùn)動的基本方法，并用這個方法具體探討了平拋運(yùn)動的特點(diǎn)和規(guī)律．第三單元：(第五～八節(jié))學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動的描述方法和基本規(guī)律及勻速圓周運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用實例．分析和解決實際問題是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)．●學(xué)法指導(dǎo)1．對物體做曲線運(yùn)動的條件，要從力與運(yùn)動的關(guān)系、運(yùn)動狀態(tài)變更的緣由的角度來理解，物體做曲線運(yùn)動時，速度的方向時刻在變更，不管速率是否變更，其運(yùn)動狀態(tài)確定在變更，所以做曲線運(yùn)動的物體必有加速度，所以受合外力確定不為零．2．運(yùn)動的合成與分解，指的是位移、速度、加速度等矢量的合成與分解，跟力的合成與分解一樣，遵循相同的平行四邊形定則．3．拋體運(yùn)動是在恒定外力作用下所做的勻變速曲線運(yùn)動，恒定的外力是變更速度大小的緣由，也是變更速度方向的緣由．4．做變速圓周運(yùn)動的物體所受外力的合力，沿徑向的分力(指向圓心)是變更速度方向，產(chǎn)生向心加速度的緣由；沿切線方向的分力是變更速度大小，產(chǎn)生線加速度的緣由，假如切線方向上分力為零，外力的合力始終指向圓心且大小不變，物體就做勻速圓周運(yùn)動.*知道曲線運(yùn)動與直線運(yùn)動的區(qū)別，理解曲線運(yùn)動是一種變速運(yùn)動**掌握物體做曲線運(yùn)動的條件及運(yùn)動速度的方向*了解牛頓第二定律對物體做曲線運(yùn)動條件的解釋在雨天，我們可以通過旋轉(zhuǎn)雨傘的方法來甩掉雨傘上的水滴，雨傘慢轉(zhuǎn)時，水滴飛不出去；雨傘轉(zhuǎn)動快到確定程度，水滴就會沿著傘的邊緣飛出，如圖所示，你能推斷出傘是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的嗎？1．曲線運(yùn)動的速度曲線運(yùn)動中速度的方向是在曲線上某點(diǎn)的________方向，是時刻________的，具有加速度，因此曲線運(yùn)動確定是________運(yùn)動，但變速運(yùn)動不確定是曲線運(yùn)動．2．曲線運(yùn)動的軌跡做曲線運(yùn)動的物體，其軌跡向________所指的一方彎曲，若已知物體的運(yùn)動軌跡，可推斷出物體所受合外力的大致方向，即合外力總是指向曲線的________．3．物體做曲線運(yùn)動的條件如圖所示，桌面上沿直線運(yùn)動的鋼球在磁鐵的吸引力作用下做________，這說明物體受力的方向與速度方向________時，物體做曲線運(yùn)動．答案：1.切線變更變速2．合外力內(nèi)側(cè)3．曲線運(yùn)動不在一條直線上運(yùn)動軌跡為曲線的運(yùn)動叫曲線運(yùn)動．如月球圍繞地球的運(yùn)動(如圖)，水平拋出的小球等．(1)曲線運(yùn)動中質(zhì)點(diǎn)在某一時刻(或某一位置)的速度方向，就是質(zhì)點(diǎn)從該時刻(或該點(diǎn))脫離曲線后自由運(yùn)動的方向，也就是曲線上這一點(diǎn)的切線方向．(2)速度是一個矢量，既有大小，又有方向，假如在運(yùn)動過程中只有速度大小的變更，而物體的速度方向不變，則物體只能做直線運(yùn)動．因此，若物體做曲線運(yùn)動，表明物體的速度方向發(fā)生了變更．特殊提示：因為質(zhì)點(diǎn)在曲線運(yùn)動中的速度方向時刻在變更．所以曲線運(yùn)動確定是變速運(yùn)動．但是，變速運(yùn)動不確定是曲線運(yùn)動．在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，關(guān)于脫離了的后輪的運(yùn)動狀況以下說法正確的是 ()A．照舊沿著汽車行駛的彎道運(yùn)動B．沿著與彎道垂直的方向飛出C．沿著脫離時輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動，離開彎道D．上述狀況都有可能答案：C解析：由于車輪原隨賽車做曲線運(yùn)動，脫離賽車時車輪的速度方向為彎道的切線方向，由此可知C正確.(1)當(dāng)物體所受的合力方向跟它的速度方向不在同一條直線上時，物體做曲線運(yùn)動．(2)當(dāng)物體受恒力作用做曲線運(yùn)動時，為勻變速曲線運(yùn)動．當(dāng)物體受變力作用做曲線運(yùn)動時，為非勻變速曲線運(yùn)動．(3)物體做曲線運(yùn)動時，運(yùn)動的軌跡始終處在合外力與速度方向的夾角之中，并且合外力F的方向確定指向軌跡的凹側(cè)．特殊提示：依據(jù)牛頓其次定律，物體的加速度方向與其合外力方向一樣．因此物體做曲線運(yùn)動的條件還可以表述為：物體的加速度方向與它的運(yùn)動方向不在一條直線上．如圖，體育賽場上，鏈球運(yùn)動員用力拖著鏈球快速轉(zhuǎn)動，突然松手，鏈球立刻沿此時軌跡的切線方向飛向遠(yuǎn)方，這是為什么？說明白什么問題？答案：運(yùn)動員在手抓鐵鏈轉(zhuǎn)動時，鏈球做曲線運(yùn)動，松手后，鏈球失去拉力，由于慣性將沿此時的速度方向飛出，而運(yùn)動方向為此時刻的軌跡切線方向，由此可知，做曲線運(yùn)動的物體，須要外力，且外力方向與速度方向不在一條直線上，做曲線運(yùn)動的物體的速度方向為軌跡的切線方向.運(yùn)動名稱比較項目勻速直線運(yùn)動勻加速直線運(yùn)動曲線運(yùn)動F合F合＝0F合≠0，F(xiàn)合恒定F合≠0，F(xiàn)合可能恒定，可能變化aa＝0a≠0，a恒定a≠0，a可能恒定，可能變化v恒定變化變化x位移大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方向在一條直線上不在一條直線上a方向與v方向在一條直線上不在一條直線上(湛江市一中09～10學(xué)年高一下學(xué)期期中)關(guān)于曲線運(yùn)動的速度，下列說法正確的是 ()A．速度的大小與方向都在時刻變更B．速度的大小不斷發(fā)生變更，速度的方向不確定發(fā)生變更C．速度的方向不斷發(fā)生變更，速度的大小不確定發(fā)生變更D．質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向是沿曲線上該點(diǎn)的切線方向解析：物體做曲線運(yùn)動時速度的方向沿曲線的切線方向，而曲線上不同點(diǎn)的切線方向是不同的，所以速度的方向是不斷發(fā)生變更的；假如沒有沿切線方向的合力作用，速度的大小是不會發(fā)生變更的．答案：CD點(diǎn)評：曲線運(yùn)動中的速度的方向取決于物體所在處的切線方向，切線方向不同時，速度方向也就不同；速度的大小是否發(fā)生變更，取決于有沒有沿切線方向的合力作用．月球在地球引力作用下繞地球轉(zhuǎn)動而做曲線運(yùn)動(設(shè)月球所受其他天體的合力為零)．假如地球的引力突然消逝，則此時關(guān)于月球的運(yùn)動正確的是 ()A．月球立刻落向地球B．月球立刻沿與地球的連線遠(yuǎn)離地球C．月球漸漸遠(yuǎn)離圓軌道做曲線運(yùn)動D．月球立刻沿軌道切線方向做勻速直線運(yùn)動答案：D解析：由于月球在地球引力作用下做曲線運(yùn)動，當(dāng)該引力突然消逝、月球不再受力的作用時，必定沿該時刻的速度方向做勻速直線運(yùn)動，不行能做曲線運(yùn)動，由此可知A、B、C錯誤，D正確.如圖所示，拋出的石子做拋體運(yùn)動，試在圖中畫出石子沿這條曲線運(yùn)動時在A、B、C、D各點(diǎn)的速度方向和所受力的示意圖．解析：圖中虛線即是該拋體運(yùn)動的軌跡，由于做曲線運(yùn)動的物體速度沿曲線的切線方向，則可作出各點(diǎn)的速度方向，而各點(diǎn)所受重力始終是豎直向下的，則可作出各點(diǎn)所受重力方向如圖所示．點(diǎn)評：由圖所示，該拋體運(yùn)動之所以做曲線運(yùn)動，是由于物體的速度方向始終和物體所受的重力有一夾角，重力此時不僅變更石子速度的大小，而且變更速度的方向．鏈球運(yùn)動員用鏈子拉著鐵球做速度漸漸增大的曲線運(yùn)動，在此過程中，運(yùn)動員的手和鏈球的運(yùn)動軌跡都可以近似為圓，關(guān)于手和球的位置關(guān)系，下面四幅圖中正確的是()答案：A解析：鏈球做速率增大的曲線運(yùn)動，因此合力沿切線方向的重量與速度方向相同，拉力應(yīng)與速度成銳角，并且鏈球運(yùn)動半徑大于手的運(yùn)動半徑，故選項A正確.人們很早就知道河流有像蛇一樣彎曲的傾向，即使是在平坦地區(qū)流淌的河流，也不行能保持筆直(如下圖所示)．這是為什么呢？解析：設(shè)想有一條河，原先在土質(zhì)相同的地面上沿一條直線流淌著．但由于某種偶然的緣由，水流在某處偏移了一些．在偏移處河水會沿曲線流淌．依據(jù)曲線運(yùn)動的條件可知，水流方向要變更，河岸凹入的一側(cè)與河水之間必定存在一個側(cè)向的相互作用力．這個作用力使河水沖刷河岸的凹部，從而使河岸凹入的程度加大．河岸凹入程度的加大又進(jìn)一步使河水對凹入處的沖刷作用加強(qiáng)，彎曲的程度就會不斷加劇，所以河流有像蛇一樣彎曲的傾向．在軌道交通(鐵路、地下鐵道、鐵軌等)中，兩條正交或斜交的軌道(即轉(zhuǎn)彎處)都用特制的圓弧軌道連接(也叫吻接)．在圖甲(a)中兩條正交的軌道1和2，用一段和兩條軌道都相切的張角90°角的圓弧軌道連接，如圖甲(b)所示．在圖甲(c)中兩條斜交的軌道1和2成60°角，用一段與兩條軌道都相切