2022-2023學(xué)年高一物理同步講義（人教 ）5.1曲線運(yùn)動（教師版）

第五章拋體運(yùn)動第1課曲線運(yùn)動目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1.知道什么是曲線運(yùn)動，會確定曲線運(yùn)動中速度的方向，知道曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動．2．知道物體做曲線運(yùn)動的條件．1、物理觀念：曲線運(yùn)動定義，勻變速曲線運(yùn)動的定義。2、科學(xué)思維：推理分析物體做曲線運(yùn)動的條件。3、科學(xué)探究：觀察物體做曲線運(yùn)動的速度方向，總結(jié)物體做曲線運(yùn)動的條件。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：分析生活中曲線運(yùn)動的軌跡并能分析一些實(shí)際應(yīng)用。知識精講知識精講知識點(diǎn)01曲線運(yùn)動的速度方向1．質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向．2．速度是矢量，它既有大小，又有方向．由于曲線運(yùn)動中，速度的方向是變化的，所以曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動．【即學(xué)即練1】如圖所示，籃球沿優(yōu)美的弧線穿過籃筐，圖中能正確表示籃球在相應(yīng)點(diǎn)速度方向的是()A．v1 B．v2C．v3 D．v4【答案】C【解析】速度方向沿該點(diǎn)的切線方向，只有選項(xiàng)C是正確的。知識點(diǎn)02物體做曲線運(yùn)動的條件1．動力學(xué)角度看：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動．2．運(yùn)動學(xué)角度看：物體的加速度方向與它的速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動．【即學(xué)即練2】將一條形磁鐵放在光滑水平桌面的不同位置，讓小鐵珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0運(yùn)動，得到不同軌跡．圖中a、b、c、d為其中四條運(yùn)動軌跡，磁鐵放在位置A時(shí)，小鐵珠的運(yùn)動軌跡是________(填軌跡字母代號)，磁鐵放在位置B時(shí)，小鐵珠的運(yùn)動軌跡是________(填軌跡字母代號)．實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向________(選填“在”或“不在”)同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動．【答案】bc不在【解析】因?yàn)榇盆F對小鐵珠只能提供吸引力，磁鐵在A處時(shí)，F(xiàn)與v0同向，小鐵珠做變加速直線運(yùn)動，運(yùn)動軌跡為b；當(dāng)磁鐵放在B處時(shí)，F(xiàn)與v0不在同一直線上，合力的方向指向軌跡的凹側(cè)，運(yùn)動軌跡為c.當(dāng)物體所受合外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.能力拓展能力拓展考法01曲線運(yùn)動的速度方向1．曲線運(yùn)動的速度(1)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(某一位置)速度的方向與這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在位置處的切線方向一致，故其速度的方向時(shí)刻改變．(2)物體做曲線運(yùn)動時(shí)，速度方向一定變化，但速度的大小不一定變化．2．曲線運(yùn)動的性質(zhì)(1)性質(zhì)：速度是矢量，由于速度方向時(shí)刻在發(fā)生變化，所以曲線運(yùn)動的加速度一定不為零，是變速運(yùn)動．(2)曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動，但變速運(yùn)動不一定是曲線運(yùn)動，如勻變速直線運(yùn)動．【典例1】如圖為一圓規(guī)在水平紙面上畫出的曲線，與筆尖經(jīng)過位置P時(shí)的速度方向可能相同的是筆尖經(jīng)過位置()A．1 B．2C．3 D．4【答案】A【解析】物體做曲線運(yùn)動時(shí)其速度方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向，故與筆尖經(jīng)過位置P時(shí)的速度方向可能相同的是筆尖經(jīng)過位置1時(shí)的速度方向．故選A.考法02物體做曲線運(yùn)動的條件1．物體做曲線運(yùn)動的條件合力方向(或加速度方向)與速度方向不共線是物體做曲線運(yùn)動的充要條件．2．物體運(yùn)動性質(zhì)的判斷F(a)與v的方向軌跡特點(diǎn)加速度特點(diǎn)運(yùn)動性質(zhì)F(a)＝0直線a＝0勻速直線運(yùn)動共線直線a恒定勻變速直線運(yùn)動a不恒定非勻變速直線運(yùn)動不共線曲線a恒定勻變速曲線運(yùn)動a不恒定非勻變速曲線運(yùn)動3.物體的運(yùn)動軌跡與速度方向、合力方向的關(guān)系合力總是指向軌跡的凹側(cè)，軌跡夾在速度方向與合力方向之間．【典例2】質(zhì)點(diǎn)在恒力F的作用下，由O運(yùn)動到A點(diǎn)的軌跡如圖所示，在A點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸平行，則恒力F的方向可能沿圖示中的()A．F3的方向、F4的方向B．F1的方向、F2的方向C．F1的方向、F3的方向D．F2的方向、F4的方向【答案】A【解析】由于物體做的是曲線運(yùn)動，根據(jù)物體做曲線運(yùn)動的條件可知，合力與速度不在同一條直線上，同時(shí)物體的受力方向指向運(yùn)動軌跡彎曲的方向，所以力不可能沿F1、F2的方向，可能沿F3、F4的方向，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．鋼球做曲線運(yùn)動時(shí)，下列圖示中P點(diǎn)的速度v方向可能正確的是（虛線是曲線上過P點(diǎn)的切線）（）A． B．C． D．【答案】B【解析】鋼球做曲線運(yùn)動時(shí)，鋼球過圖示中P點(diǎn)的速度v方向在過P點(diǎn)的切線上，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。2．如圖所示，一質(zhì)點(diǎn)沿曲線由a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)，圖中用箭頭標(biāo)出了質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速度方向，正確的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】質(zhì)點(diǎn)沿曲線由a點(diǎn)經(jīng)b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)在某點(diǎn)速度方向與該點(diǎn)曲線的切線方向相同。故選A。3．如圖所示，一個(gè)在水平桌面上向右做直線運(yùn)動的鋼球，如果在它運(yùn)動路線的旁邊放一塊磁鐵，則鋼球可能的運(yùn)動軌跡是（）A．軌跡① B．軌跡② C．軌跡③ D．以上都有可能【答案】A【解析】在鋼球運(yùn)動路線的旁邊放一塊磁鐵，鋼球受到的合力的方向與速度方向不在同一條直線上，將做曲線運(yùn)動，且軌跡偏向磁鐵一側(cè)，即可能沿軌跡①運(yùn)動。故選A。4．若已知物體運(yùn)動的初速度v0的方向及它受到的恒定的合力F的方向，如圖所示，則可能的軌跡是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】物體做曲線運(yùn)動時(shí)，某點(diǎn)的速度方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向，合力方向與速度方向不在同一直線上，且指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，軌跡在合力與速度之間，C正確，ABD錯(cuò)誤；故選C。5．各種大型的貨運(yùn)站中少不了旋臂式起重機(jī)，如圖所示，該起重機(jī)的旋臂保持不動，可沿旋臂“行走”的天車有兩個(gè)功能，一是吊著貨物沿豎直方向運(yùn)動，二是吊著貨物沿旋臂水平運(yùn)動?，F(xiàn)天車吊著貨物正在沿水平方向向右勻速行駛，同時(shí)又啟動天車上的起吊電動機(jī)，使貨物沿豎直方向由靜止開始先加速再減速到最高點(diǎn)。我們站在地面上觀察到貨物運(yùn)動的軌跡可能是下圖中的（）A． B．C． D．【答案】C【解析】由于貨物沿水平方向向右勻速行駛，沿豎直方向由靜止開始先加速再減速，則加速度方向先豎直向上，后豎直向下，即貨物所受外力的合力方向先豎直向上，后豎直向下，根據(jù)合力方向指向貨物運(yùn)動軌跡的凹側(cè)，可知軌跡開始的凹側(cè)向上，后來的凹側(cè)向下。故選C。6．如圖所示是高速照相機(jī)連拍的自行車運(yùn)動員在空中的情形，P為該運(yùn)動員運(yùn)動的最高點(diǎn)，則（）A．運(yùn)動員能在空中運(yùn)動是靠空氣推力維持B．運(yùn)動員在空中運(yùn)動的過程中，其慣性先變小后變大C．運(yùn)動員做曲線運(yùn)動，因其所受合力與運(yùn)動方向不在同一直線上D．若運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)所有外力都消失，運(yùn)動員立即沿PA方向豎直下落【答案】C【解析】A．運(yùn)動員能在空中運(yùn)動一段距離，是由于慣性的緣故，不是靠空氣的推力維持，故A錯(cuò)誤；B．運(yùn)動員在空中運(yùn)動的過程中，因質(zhì)量不變，則其慣性不變，故B錯(cuò)誤；C．力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，運(yùn)動員做曲線運(yùn)動說明力與運(yùn)動方向不在同一直線上，故C正確；D．若運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)所有外力都消失，則會沿PB方向做勻速直線運(yùn)動，故D錯(cuò)誤。故選C。題組B能力提升練7．關(guān)于運(yùn)動和力的關(guān)系，以下說法正確的是（）A．靜止的物體受到的合外力一定為零B．運(yùn)動的物體受到的合外力一定不為零C．做曲線運(yùn)動的物體，速度方向時(shí)刻變化，故曲線運(yùn)動不可能是勻變速運(yùn)動D．物體在變力作用下一定做曲線運(yùn)動【答案】A【解析】A．物體保持靜止，加速度為零，故合力為零，故A正確；B．勻速直線運(yùn)動的物體受到的合外力一定為零，故B錯(cuò)誤；C．曲線運(yùn)動可能是勻變速運(yùn)動，如平拋運(yùn)動，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)物體加速度與速度在一條直線上時(shí)，物體做直線運(yùn)動；所以，物體在變力作用下可能做直線運(yùn)動，故D錯(cuò)誤；故選A。8．利用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室可以模擬運(yùn)動員比賽時(shí)所受風(fēng)阻情況，幫助運(yùn)動員提高成績．為了更加直觀的研究風(fēng)洞里的流場環(huán)境，可以借助煙塵輔助觀察，如圖甲所示，在某次實(shí)驗(yàn)中獲得煙塵顆粒做曲線運(yùn)動的軌跡，如圖乙所示，下列說法中正確的是（）A．煙塵顆粒速度始終不變B．煙塵顆粒一定做勻變速曲線運(yùn)動C．P點(diǎn)處的加速度方向可能水平向左D．Q點(diǎn)處的合力方向可能豎直向下【答案】D【解析】A．煙塵顆粒做曲線運(yùn)動，速度方向不斷變化，故煙塵顆粒速度不斷變化，A錯(cuò)誤；B．做曲線運(yùn)動的物體，所受合力總是指向軌跡凹側(cè)，由乙圖可知，煙塵顆粒受力發(fā)生變化，不可能做勻變速曲線運(yùn)動，B錯(cuò)誤；CD．P點(diǎn)處的合力（加速度）指向右上方，不可能水平向左，Q點(diǎn)處的合力方向可能豎直向下，C錯(cuò)誤，D正確。故選D。9．如圖所示是物體做勻變速曲線運(yùn)動的軌跡的示意圖。已知物體在B點(diǎn)的加速度方向與速度方向垂直，則下列說法正確的是（）A．物體在B點(diǎn)的加速度最大B．物體在C點(diǎn)的速率大于在B點(diǎn)的速率C．物體在A點(diǎn)的加速度比在C點(diǎn)的加速度大D．物體從A點(diǎn)到C點(diǎn)，加速度與速度的夾角先增大后減小，速率先減小后增大【答案】B【解析】AC．物體做勻變速曲線運(yùn)動，加速度恒定，則物體在各點(diǎn)的加速度相同，故AC錯(cuò)誤；BD．物體運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)速度方向與加速度方向恰好互相垂直，結(jié)合運(yùn)動軌跡可知，物體從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，加速度方向和速度方向的夾角大于90°，且夾角在不斷減小，物體做減速曲線運(yùn)動，物體從B點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中，加速度方向和速度方向的夾角小于90°，且夾角在不斷減小，物體做加速曲線運(yùn)動，因此物體從A點(diǎn)運(yùn)動到C點(diǎn)的過程中，加速度方向和速度方向的夾角一直在減小，物體在B點(diǎn)的速率最小，故B正確，D錯(cuò)誤。故選B。題組C培優(yōu)拔尖練10.(多選)在光滑平面上的一運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)以速度v通過原點(diǎn)O，v與x軸成α角(如圖所示)，與此同時(shí)，質(zhì)點(diǎn)上加有沿x軸正方向的恒力Fx和沿y軸正方向的恒力Fy，則()A．因?yàn)橛蠪x，質(zhì)點(diǎn)一定做曲線運(yùn)動B．如果Fy>Fx，質(zhì)點(diǎn)向y軸一側(cè)做曲線運(yùn)動C．如果Fy＝Fxtanα，質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動D．如果Fy<Fxtanα，質(zhì)點(diǎn)偏向x軸一側(cè)做曲線運(yùn)動【答案】CD【解析】質(zhì)點(diǎn)所受合外力方向與速度方向不在同一直線上時(shí)，質(zhì)