第1節(jié)　曲線運(yùn)動(dòng) 教學(xué)課件

物理第五章拋體運(yùn)動(dòng)第1節(jié)曲線運(yùn)動(dòng)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道什么是曲線運(yùn)動(dòng)，會(huì)確定曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向，知道曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)．2．知道物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件．

01必備知識(shí)素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識(shí)點(diǎn)1曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向1．質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的____________．2．速度是矢量，它既有大小，又有______．曲線運(yùn)動(dòng)中速度的______是變化的，所以曲線運(yùn)動(dòng)是____________．切線方向方向方向變速運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)2物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件1．動(dòng)力學(xué)角度看：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向__________________時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)．2．運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看：當(dāng)物體的加速度方向與它的速度方向___________________時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)．不在同一直線上不在同一直線上[判一判](1)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，路程一定大于位移的大?。?

)(2)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng)．(

)(3)物體的速度不斷改變，物體一定做曲線運(yùn)動(dòng)．(

)(4)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度與物體所受合外力不可能在同一條直線上．(

)(5)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力的方向一定是變化的．(

)(6)物體受恒力作用時(shí)不可能做曲線運(yùn)動(dòng)．(

)√×√√××[想一想](1)物體如果不受力，將靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)．那么，你認(rèn)為物體在什么條件下做曲線運(yùn)動(dòng)呢？(2)為什么蜿蜒的河道外側(cè)地勢(shì)總是比較陡峭而河道內(nèi)側(cè)地勢(shì)相對(duì)比較平坦？提示：(1)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)該受力，且受力的方向與物體運(yùn)動(dòng)的方向不共線．(2)河水順著河道流動(dòng)，在彎曲的位置，河道外側(cè)對(duì)水的作用力，使水流的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生彎曲，根據(jù)牛頓第三定律可知，水流對(duì)外側(cè)的河岸有沖擊作用，因此外側(cè)比較陡峭，內(nèi)側(cè)比較平坦．1．(曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì))關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．曲線運(yùn)動(dòng)可能是勻速運(yùn)動(dòng)B．曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)C．曲線運(yùn)動(dòng)不可能是勻變速運(yùn)動(dòng)D．曲線運(yùn)動(dòng)的加速度方向可能與速度方向相同√解析：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)不可能是勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿著曲線上某點(diǎn)的切線方向，時(shí)刻改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，故B正確；物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是合力方向與速度方向不共線，當(dāng)合力是恒力時(shí)，曲線運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的加速度方向就是質(zhì)點(diǎn)在曲線上這點(diǎn)的受力的方向，根據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知，加速度的方向與速度的方向一定不在同一條直線上，故D錯(cuò)誤．2．(曲線運(yùn)動(dòng)速度方向的判定)一小球在水平面內(nèi)做曲線運(yùn)動(dòng)，從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，某運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線AOB，小球在O點(diǎn)時(shí)的速度方向是(

)A.v1方向

B．v2方向C．v3方向

D．v4方向解析：物體做曲線運(yùn)動(dòng)，則物體在任意時(shí)刻速度的方向都是沿著該點(diǎn)的切線方向，由題意可知，軌跡O點(diǎn)的切線方向?yàn)関2的方向，即小球在O點(diǎn)的速度方向?yàn)関2的方向．√3.(物體所受合力、速度和運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系)(2023·湖北荊州統(tǒng)考期末)如圖所示，某質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)沿曲線運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)受力為F，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)，力F的方向突然變?yōu)榕c原來(lái)相反，則關(guān)于從B點(diǎn)開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法正確的是(

)A．從B點(diǎn)開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)可能沿虛線a運(yùn)動(dòng)B．從B點(diǎn)開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)可能沿虛線b運(yùn)動(dòng)C．從B點(diǎn)開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)可能沿虛線c運(yùn)動(dòng)D．從B點(diǎn)開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)可能沿B點(diǎn)的切線方向運(yùn)動(dòng)√解析：質(zhì)點(diǎn)從A到B做曲線運(yùn)動(dòng)，則合外力方向沿曲線的凹側(cè)，當(dāng)力的方向反向時(shí)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡可能是軌跡a.4．(做曲線運(yùn)動(dòng)的條件判斷)如圖所示，乒乓球從斜面上滾下，以一定的速度沿直線運(yùn)動(dòng)．在與乒乓球路徑相垂直的方向上放一個(gè)紙筒(紙筒的直徑略大于乒乓球的直徑)，當(dāng)乒乓球經(jīng)過(guò)筒口時(shí)，對(duì)著球橫向吹氣，

則關(guān)于乒乓球的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．乒乓球?qū)⒈３衷械乃俣壤^續(xù)前進(jìn)B．乒乓球?qū)⑵x原有的運(yùn)動(dòng)路徑，但不進(jìn)入紙筒C．乒乓球一定能沿吹氣方向進(jìn)入紙筒D．只有用力吹氣，乒乓球才能沿吹氣方向進(jìn)入紙筒√解析：乒乓球從吹氣開(kāi)始向左下方做曲線運(yùn)動(dòng)，不可能進(jìn)入紙筒，故選B.探究一曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和特點(diǎn)【情景導(dǎo)入】如圖所示，砂輪上打磨下來(lái)的熾熱微粒沿什么方向飛出？如何確定做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某一點(diǎn)的速度方向？提示：從砂輪上打磨下來(lái)的熾熱微粒沿脫落點(diǎn)的切線方向飛出，所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某一點(diǎn)的速度方向沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向．1．曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向曲線運(yùn)動(dòng)中某時(shí)刻的速度方向就是該相應(yīng)位置點(diǎn)的切線方向．2．曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)由于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻在變化，不管速度大小是否變化，因?yàn)樗俣仁鞘噶?，物體的速度時(shí)刻在變化，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，一定有加速度，但加速度不一定變化．3．曲線運(yùn)動(dòng)的分類(1)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)：加速度恒定的曲線運(yùn)動(dòng)，即物體在恒力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)．(2)變加速曲線運(yùn)動(dòng)：加速度不斷變化的曲線運(yùn)動(dòng)，即物體在變力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)．【例1】(2023·華南師大附中期末)當(dāng)一個(gè)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)(

)A．其速度方向一定發(fā)生變化B．其速度的大小一定發(fā)生變化C．其運(yùn)動(dòng)位移一定在增大D．其加速度大小一定發(fā)生變化√[解析]

曲線運(yùn)動(dòng)中物體的速度方向沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向，速度方向一定是時(shí)刻變化的，故A正確；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度大小是可以不變的，故B錯(cuò)誤；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位移可以為0，可以增大，也可以減小，故C錯(cuò)誤；物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，也可以受到恒力的作用，其加速度也可能是恒定不變的，故D錯(cuò)誤．【例2】下列關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，不正確的是(

)A．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，軌跡上某點(diǎn)的切線方向即為物體在該位置的速度方向B．曲線運(yùn)動(dòng)可以是勻速運(yùn)動(dòng)C．在曲線運(yùn)動(dòng)中，物體的加速度方向和速度方向是不相同的D．當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)√[解析]

做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，軌跡上某點(diǎn)的切線方向即為物體在該位置的速度方向，A正確；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度方向不斷變化，即速度不斷變化，則曲線運(yùn)動(dòng)不是勻速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；在曲線運(yùn)動(dòng)中，物體的加速度方向和速度方向是不相同的，C正確；當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，D正確．【例3】如圖所示，虛線是一位跳水運(yùn)動(dòng)員在某次訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員離臺(tái)后其頭部在空中的軌跡示意圖．A為曲線軌跡起始點(diǎn)，B為軌跡最高點(diǎn)，C點(diǎn)的切線沿豎直方向，D點(diǎn)是即將入水點(diǎn)．關(guān)于運(yùn)動(dòng)員頭部在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(

)A．在A處速度和加速度都沿豎直方向B．在B處加速度向下，速度沿水平方向C．在C處速度和加速度都沿水平方向D．在D處速度向下，加速度向上√[解析]

做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某位置的速度方向在該點(diǎn)所在軌跡的切線方向上，根據(jù)題目軌跡示意圖，可知A處速度斜向左上方，B處水平向左，C處和D處都是豎著向下；運(yùn)動(dòng)員在空中只受重力作用(忽略空氣阻力)，所以任意位置的加速度都是重力加速度g.所以A、C、D錯(cuò)誤，B正確．[針對(duì)訓(xùn)練1]關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，可能受力平衡B．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，位移的大小可能和路程相等C．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度和加速度一定在不斷發(fā)生變化D．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度方向是曲線上該點(diǎn)的切線方向√解析：物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是物體所受合力與速度不共線，一定存在加速度，做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力一定不為零，不可能處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，軌跡是曲線，因此物體的位移的大小一定小于其經(jīng)過(guò)的路程，故B錯(cuò)誤；既然是曲線運(yùn)動(dòng)，它的速度的方向必定是改變的，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，速度時(shí)刻改變，但物體受到的力可以不變，即加速度可以不變，故C錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度方向是曲線上該點(diǎn)的切線方向，故D正確．[針對(duì)訓(xùn)練2]翻滾過(guò)山車是大型游樂(lè)園里的一種比較刺激的娛樂(lè)項(xiàng)目．如圖所示，翻滾過(guò)山車(可看成質(zhì)點(diǎn))從高處沖下，過(guò)M點(diǎn)時(shí)速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過(guò)A、B、C三點(diǎn)．下列說(shuō)法中正確的是(

)

A．過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度方向沿AB方向B．過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度方向沿水平方向C．過(guò)A、C兩點(diǎn)時(shí)的速度方向相同D．在圓形軌道上與過(guò)M點(diǎn)時(shí)速度方向相同的點(diǎn)在AB段√解析：翻滾過(guò)山車經(jīng)過(guò)A、B、C三點(diǎn)的速度方向如圖所示，由圖可判斷出B正確，A、C錯(cuò)誤；翻滾過(guò)山車在圓形軌道AB段上的速度方向偏向左上方，不可能與過(guò)M點(diǎn)時(shí)速度方向相同，D錯(cuò)誤．探究二物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件【情景導(dǎo)入】

如圖所示，將圓弧形滑軌放在鋪了一層白紙的平滑桌面上，使其底端與桌面相切，讓鋼球從圓弧形滑軌滾下獲得一定的初速度．為便于觀察，在離開(kāi)滑軌處沿鋼球運(yùn)動(dòng)方向用直尺在白紙上畫一直線．圖甲中將條形磁鐵沿直線放置；圖乙中將條形磁鐵放在鋼球運(yùn)動(dòng)路線的旁邊．(1)圖甲中鋼球從滑軌上滾下時(shí)，觀察鋼球做什么運(yùn)動(dòng)，鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？(2)圖乙中鋼球從滑軌上滾下時(shí)，觀察鋼球做什么運(yùn)動(dòng)，鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關(guān)系？提示：(1)鋼球做加速直線運(yùn)動(dòng)，鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向相同．(2)鋼球做曲線運(yùn)動(dòng)，鋼球的運(yùn)動(dòng)方向與所受磁鐵吸引力方向不在同一條直線上．1．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：合力與速度方向不共線．2．合力與軌跡的關(guān)系：物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌跡總偏向合力所指的一側(cè)，或者說(shuō)合力總指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，也可以說(shuō)運(yùn)動(dòng)軌跡總是夾在合力方向與速度方向之間且與速度方向相切．3．合力與速率變化的關(guān)系分類速度與合力間的夾角θ運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)力的作用效果直線運(yùn)動(dòng)θ＝0°加速直線運(yùn)動(dòng)只改變速度的大小，不改變速度的方向θ＝180°減速直線運(yùn)動(dòng)分類速度與合力間的夾角θ運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)力的作用效果曲線運(yùn)動(dòng)0°＜θ＜90°加速曲線運(yùn)動(dòng)既改變速度的大小，又改變速度的方向90°<θ<180°減速曲線運(yùn)動(dòng)θ＝90°速度大小不變的曲線運(yùn)動(dòng)只改變速度的方向，不改變速度的大小【例4】關(guān)于物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，以下說(shuō)法中正確的是(

)A．物體受變力作用才可能做曲線運(yùn)動(dòng)B．物體受恒力作用也可能做曲線運(yùn)動(dòng)C．物體不受力也能做曲線運(yùn)動(dòng)D．物體只要受到外力就一定做曲線運(yùn)動(dòng)√[解析]

無(wú)論物體受恒力還是變力，只要力的方向和速度的方向不在一條直線上，物體就做曲線運(yùn)動(dòng)，A、D錯(cuò)誤，B正確；物體不受力時(shí)一定處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不可能做曲線運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤．【例5】一個(gè)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的軌跡示意圖如圖所示．已知在B點(diǎn)的速度方向與加速度方向相互垂直，則下列說(shuō)法正確的是(

)

A．從A到B速率逐漸增大B．D點(diǎn)的速率比C點(diǎn)的速率小C．B點(diǎn)的加速度比D點(diǎn)的加速度大D．A點(diǎn)的加速度與速度的夾角大于90°√[解析]

質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，所以加速度不變，故C錯(cuò)誤；由于在B點(diǎn)速度方向與加速度方向垂直，B點(diǎn)的速度方向是切線方向，故加速度方向向下，由題圖可知從A到B的過(guò)程中速度方向與加速度方向的夾角為鈍角，合外力為阻力，所以速率不斷減小，故A錯(cuò)誤，D正確；由于加速度方向向下，由題圖可知在D點(diǎn)、C點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向的夾角為銳角，質(zhì)點(diǎn)由C到D速率增大，則D點(diǎn)的速率比C點(diǎn)的速率大，故B錯(cuò)誤．[針對(duì)訓(xùn)練3]

(多選)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則(

)A．質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同B．質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直C．質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同D．質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變√√解析：由題意知恒力作用前質(zhì)點(diǎn)所受合力為零，施加恒力后質(zhì)點(diǎn)所受合力等于該恒力，故質(zhì)點(diǎn)此后的運(yùn)動(dòng)一定是勻變速運(yùn)動(dòng)．若恒力方向與速度方向相同，質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此后速度方向一直與恒力方向相同；當(dāng)恒力方向與質(zhì)點(diǎn)速度方向相反時(shí)，質(zhì)點(diǎn)做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度減小到零之前一直保持速度方向與合力方向相反；若恒力方向與速度方向不在一條直線上，質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向不斷改變，則速度方向與恒力方向之間的夾角不斷變化，A錯(cuò)誤，B正確；由牛頓第二定律可知，C正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于速度方向與恒力之間的夾角不斷變化，則恒力在速度方向上的分力不斷變化，即速度方向上的加速度分量不斷變化，故速度大小的變化率不斷變化，D錯(cuò)誤．探究三運(yùn)動(dòng)軌跡、物體所受合力和速度的關(guān)系

1．合外力與運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)系曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間，而且向合力的方向彎曲，即合力指向軌跡的凹側(cè)．2．確定曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡的方法(1)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)軌跡不斷改變，其改變后的軌跡處在運(yùn)動(dòng)方向與合外力方向構(gòu)成的夾角之間，且偏向合外力所指的一側(cè)．(2)若物體在恒力作用下做曲線運(yùn)動(dòng)，物體的運(yùn)動(dòng)軌跡越來(lái)越接近力的方向，但不會(huì)與力的方向相同．【例6】在足球場(chǎng)上罰任意球時(shí)，運(yùn)動(dòng)員踢出的足球，在行進(jìn)中繞過(guò)“人墻”轉(zhuǎn)彎進(jìn)入球門．守門員“望球莫及”，軌跡如圖所示．關(guān)于足球在這一飛行過(guò)程中的受力方向和速度方向，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．合外力的方向與速度方向在同一條直線上B．合外力的方向沿軌跡切線方向，速度方向指向軌跡內(nèi)側(cè)C．合外力方向指向軌跡內(nèi)側(cè)，速度