2020版高中物理 第一章 抛体运动 1 曲线运动课件 教科版必修2

第一章抛体运动1.曲线运动一、曲线运动1.定义:运动轨迹是_____的运动。2.速度方向:质点在做曲线运动时,在某一位置的速度方向就是曲线在这一点的_____方向。3.特点:曲线运动的速度方向时刻在变化,所以曲线运动是一种_____运动。曲线切线变速二、曲线运动的条件1.从动力学角度看:当物体所受合外力的方向与它的速度方向_________________时,物体做曲线运动。2.从运动学角度看:物体的加速度方向与它的速度方向_________________时,物体做曲线运动。不在同一条直线上不在同一条直线上一物体做曲线运动的条件1.物体做曲线运动时,关于受力(加速度)的“一定”与“不一定”:(1)“一定”:物体受到的合外力(加速度)一定不为零。物体所受合外力(加速度)的方向与其速度方向一定不在同一条直线上。(2)“不一定”:物体受到的合外力(加速度)不一定变化,即物体受到的合外力可以是恒力,也可以是变力。2.物体做曲线运动时,合外力与运动轨迹和运动速率变化的关系:(1)合外力与运动轨迹的关系:物体运动时其轨迹总偏向合外力所指的一侧,或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧。(2)合外力与速率变化的关系。①合外力方向与速度方向夹角为锐角时,物体做速率越来越大的曲线运动。②合外力方向与速度方向夹角为直角时,物体做速率不变的曲线运动。③合外力方向与速度方向夹角为钝角时,物体做速率越来越小的曲线运动。【思考·讨论】分析垒球的运动方向与合力方向是否共线?(科学思维)提示:不共线【典例示范】(2019·德阳高一检测)一物体以速度v运动,到达位置A开始受到向前但偏右(观察者沿物体的运动方向看,下同)的合力,到达B时,合力改成与前进方向相同,到达C时,合力又突然改成向前但偏左,最终到达D。以下四图表示物体全程的运动轨迹,正确的是()【解析】选A。从位置A开始,它受到向前但偏右(观察者沿着物体前进方向看,下同)的合力,运动的轨迹位于F与v之间,故C错误。到达B时,这个合力的方向突然变得与前进方向相同,所以受力的方向与速度的方向相同,故B错误。到达C时,又突然改为向前但偏左的力,物体的轨迹向下发生偏转,该偏转的过程中是逐步发生偏转,不能发生突变,故D错误。故只有A正确。故选A。【规律方法】分析曲线运动方向的技巧(1)若具有一定初速度的物体在恒力作用下做曲线运动,物体的末速度会越来越接近力的方向,但不会与力的方向相同。(2)做曲线运动物体的轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间。【定向训练】1.“嫦娥四号”卫星于2018年12月8日发射升空,如图所示,“嫦娥四号”卫星沿曲线轨道MN运动,从M点到N点的飞行过程中,速度逐渐增大。在此过程中“嫦娥四号”卫星所受合力的方向可能是()【解析】选A。“嫦娥四号”探月卫星从M点运动到N,做曲线运动,必有力提供向心力,向心力指向凹侧;“嫦娥四号”探月卫星同时在加速,所以沿切线方向有与速度方向相同的合力;故向心力和切线合力与速度方向的夹角要小于90°,故B、C、D错误,A正确。2.(多选)如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B,这时突然使它受的力反向,大小不变,即由F变为-F,在此力的作用下,物体以后的运动情况,下列说法正确的是()A.物体不可能沿曲线BQ运动B.物体不可能沿直线BO运动C.物体不可能沿曲线BP运动D.物体不可能沿原曲线由B返回A运动【解析】选A、B、D。物体受力方向与速度方向不在一条直线上时,物体将做曲线运动,力的方向是指向轨迹弯曲一侧的,AB曲线向下弯曲,说明力F沿某一方向指向AB弯曲一侧。如果物体从B点开始不受力的作用将从B点开始沿BO方向做匀速直线运动;若力F反向,曲线要向上弯曲,物体可能沿BP运动;如果物体受力不变才可能沿BQ运动。故物体只能沿BP运动。【补偿训练】1.做匀变速曲线运动的物体,随着时间的延续,其加速度与速度方向的夹角()A.可能增大B.一定减小C.一定增大D.无法判断变化的情况【解析】选B。曲线运动的轨迹向合力方向偏转,即合力与速度方向的夹角逐渐减小,但不会变为零。根据牛顿第二定律,加速度与速度方向的夹角也逐渐减小,故B对。2.如图所示,小鸟沿图中虚线向上加速飞行,空气对其作用力可能是()A.F1B.F2C.F3D.F4【解析】选D。根据做加速曲线运动的条件可知,小鸟所受重力与空气对其作用力的合力方向只能沿着斜向左上方,因此只有F4可能正确,选项D正确。二曲线运动的性质1.曲线运动的速度:(1)速度方向:曲线运动中质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向,就是质点从该时刻(或该点)脱离曲线后自由运动的方向,也就是曲线上这一点的切线方向。(2)关于速度的“一定”与“不一定”。①“一定”:物体做曲线运动时,运动方向不断变化,即速度方向一定变化。②“不一定”:物体做曲线运动时,速度的大小不一定变化。2.曲线运动与直线运动的比较:内容项目直线运动曲线运动匀速直线运动匀加速直线运动匀减速直线运动速度方向运动方向运动方向运动方向曲线上各点的切线方向速度改变情况不变大小改变大小改变方向改变,大小可能变、可能不变内容项目直线运动曲线运动匀速直线运动匀加速直线运动匀减速直线运动运动性质匀速运动匀变速运动匀变速运动变速运动运动条件F合=0(a=0)F合(a)方向与v0相同F合(a)方向与v0相反F合(a)方向与v0方向不在同一直线上【思考·讨论】当摩天轮匀速转动时,乘客的速度是否发生变化?(科学思维)提示:乘客做匀速曲线运动,速度大小不变,方向不断发生变化,故速度一定发生变化。【典例示范】(2019·凉山高一检测)关于曲线运动,以下说法中正确的是世纪金榜导学号()A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动一定是曲线运动C.做曲线运动的物体的速度方向不一定在曲线的切线方向上D.做曲线运动的物体受到的合力可能为零【解析】选A。做曲线运动物体的速度方向在不断改变,是变速运动,但变速运动不一定就是曲线运动,如匀变速直线运动,故A正确,B错误;做曲线运动的物体的速度方向一定在曲线的切线方向上,故C错误;曲线运动既然是变速运动,则加速度不为零,则根据牛顿第二定律可知做曲线运动的物体合外力就一定不为零,故D错误。【规律方法】曲线运动性质的应用技巧(1)曲线运动一定是变速运动:由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化,不管速度大小是否改变,因其矢量性,物体的速度在时刻变化,即曲线运动一定是变速运动。(2)曲线运动不一定是变加速运动:曲线运动是否为匀变速运动取决于物体所受合外力的情况。合外力为恒力,物体做匀变速曲线运动;合外力为变力,物体做变加速曲线运动。【定向训练】1.一个物体在F1、F2、F3等几个力的共同作用下,做匀速直线运动。若突然撤去力F2,则物体()A.可能做曲线运动B.不可能继续做直线运动C.必然沿F2的方向做直线运动D.必然沿F2的反方向做匀加速直线运动【解析】选A。物体做匀速直线运动的速度方向与F2的方向关系不明确,可能是相同、相反或不在同一条直线上。因此,撤去F2后物体所受合外力的方向与速度v的方向关系不确定。所以选项A是正确的。2.如图所示的曲线为某同学抛出的铅球的运动轨迹(铅球视为质点),A、B、C为曲线上的三点,关于铅球在B点的速度方向,下列说法正确的是()A.为AB的方向B.为BD的方向C.为BC的方向D.为BE的方向【解析】选B。物体做曲线运动的速度方向为运动轨迹上经过该点的切线方向,题图中铅球实际沿ABC运动,故它在B点的速度方向应为切线BD的方向,B正确。【补偿训练】(多选)物体受到几个恒力的作用而处于平衡状态,若再对物体施加一个恒力,则物体可能()A.静止或做匀速直线运动B.做匀变速直线运动C.做变加速曲线运动D.做匀变速曲线运动【解析】选B、D。物体处于平衡状态,则原来几个力的合力一定为零,现受到另一个恒力作用,物体一定做匀变速运动,故选项A、C错误。若物体原来静止,则现在一定做匀加速直线运动;若物体原来做匀速直线运动,且速度与恒力的方向共线,则现在做匀变速直线运动,故选项B正确。若速度与恒力的方向不在同一直线上,则物体做匀变速曲线运动,D正确。【拓展例题】考查内容:运动轨迹与受力方向的关系【典例】(多选)在光滑水平面上有一质量为2kg的物体,受几个共点力作用做匀速直线运动。现突然将与速度反方向的2N的力水平旋转90°,则关于物体运动情况的叙述正确的是()A.物体做速度大小不变的曲线运动B.物体做加速度为m/s2的匀变速曲线运动C.物体做速度越来越大的曲线运动D.物体做非匀变速曲线运动,其速度越来越大2【解析】选B、C。物体原来所受合外力为零,当将与速度反方向的2N的力水平旋转90°后其受力如图所示,Fx=Fy=2N,其中F是Fx、Fy的合力,即F=2N,且大小、方向都不变,是恒力,那么物体的加速度为2a=m/s2=m/s2恒定。又因为F与v夹角θ90°,所以物体做速度越来越大、加速度恒为m/s2的匀变速曲线运动。故B、C正确。F22m222【课堂回眸】