2019-2020学年高中物理 第5章 曲线运动 1 曲线运动课件 新人教版必修2

2016年8月21日，里约奥运会中，中国女排创造了一个奇迹，她们在先失一局的情况下连扳三局，以3∶1逆转战胜塞尔维亚女排，时隔12年再次获得奥运冠军，重返奥运之巅．在里约奥运即将落幕的时候，中国女排姑娘再一次点燃了国人的激情．排球在空中运动时，它的运动轨迹是怎样的？它的速度方向是怎样的？我们如何研究它的运动呢？1曲线运动一、曲线运动1．定义：运动轨迹是______的运动，叫做曲线运动．2．曲线运动的位移：建立平面直角坐标系，将位移分解到坐标轴上，用沿坐标轴方向的______表示．曲线位移3．曲线运动的速度(1)曲线运动的速度：质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的______方向，方向______改变．(2)曲线运动的性质：曲线运动速度方向时刻在改变，具有________，所以曲线运动是______运动．4．物体做曲线运动的条件：当物体所受合力(加速度)与它的速度方向__________直线上时，物体做曲线运动．切线时刻加速度变速不在同一二、运动描述的实例1．蜡块同时参与的两个运动(1)水平方向：蜡块随着管做__________________运动；(2)竖直方向：蜡块相对管做__________________运动．匀速直线运动匀速直线运动2．蜡块的位置和位移水平位移x＝________，竖直位移y＝________，位移s＝____________，tanθ＝___________．3．蜡块的运动轨迹蜡块运动的轨迹是_________线．4．蜡块的速度水平速度：__________.竖直速度：_____________．vxtvytx2＋y2vyvx直vcosθvsinθ三、运动的合成与分解1．合运动与分运动：如果物体同时参加几个运动，那么物体的____________就叫做那几个运动的合运动，那几个运动叫做这个实际运动的分运动．2．运动的合成与分解：已知分运动的情况求合运动的情况叫运动的合成，已知合运动情况求分运动情况叫运动的分解．3.运动合成与分解的法则：运动合成与分解是________(矢量、标量)的合成与分解，遵从________________法则．实际运动矢量平行四边形定则很多超市都有电梯，如果人在电梯运动过程中同时沿电梯向上走，人参与了哪几个运动？人实际的运动是怎样的？【答案】人随电梯的运动和人相对电梯的运动，人的实际运动是这两个运动的合运动．1．曲线运动速度曲线运动的速度方向时刻在改变，但速度的大小不一定发生变化．对曲线运动的理解2．曲线运动的性质(1)曲线运动一定是变速运动，但变速运动可以是直线运动，也可以是曲线运动．(2)若曲线运动的加速度是恒定的，则物体做匀变速曲线运动；若曲线运动的加速度是变化的，则物体做变加速曲线运动．3．物体做曲线运动的条件物体所受的合力与速度方向不在同一条直线上．若物体所受的合力恒定，则物体做匀变速曲线运动；若物体所受的合力是变化的，则物体做变加速曲线运动．例1(2016广西防城港校级期末)下列说法中正确的是()A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动B．曲线运动一定是变速运动C．物体在变力作用下不可能做直线运动D．物体做曲线运动的加速度可能为零解析：物体在恒力作用下可能做曲线运动，如平抛运动，故A错误；曲线运动速度的方向时刻改变，所以一定是变速运动，故B正确；当物体所受的变力与速度方向在同一直线上时，物体做直线运动，故C错误；物体做曲线运动时，一定有合外力，所以一定有加速度，故D错误．答案：B1．(2018萧山名校期末)关于曲线运动，以下说法正确的是()A．曲线运动一定具有加速度B．曲线运动一定不是匀变速运动C．做曲线运动的物体所受合力可以为零D．做曲线运动的物体所受合力一定变化【答案】A【解析】曲线运动的物体在某点的速度方向为该点的切线方向，所以曲线运动的物体速度方向时刻在变化，因此曲线运动是变速运动，加速度不为零，故A正确；曲线运动可以是匀变速运动，故B错误；曲线运动是变速运动，有加速度，由牛顿第二定律知，合力不为零，故C错误；曲线运动的条件是物体所受的合外力和它的速度方向不在同一直线上，合外力可以是不变的，故D错误．1．合运动与分运动的关系(1)独立性：分运动、合运动互不干扰，即研究某个运动时，不需要考虑其他的运动．两个分运动可能共线、可能互成角度．(2)等时性：合运动和分运动同时发生，同时结束，经历的时间相同．因此知道一个运动的时间，也就知道其他运动的时间．两个直线运动的合运动性质及轨迹的判断(3)等效性：分运动的规律、位移、速度、加速度叠加起来的效果与合运动的规律、位移、速度、加速度效果相同．合运动与分运动都遵循平行四边形定则．(4)大小关系：合运动可能比任何一个分运动都小，可能比一个分运动小、比另一个分运动大，可能比任何一个分运动都大，也可能与两个分运动大小相等．2．合运动性质的判断方法先确定两个分运动所受的力，再根据平行四边形定则求出合力F合(加速度a合)．若F合＝0，则物体做匀速直线运动；若F合恒定，则物体做匀变速运动；若F合变化，则物体做变加速运动．3．合运动轨迹的判断方法根据两个分运动的速度可以用平行四边形定则求合速度v合．(1)若F合与v合共线，则物体做直线运动．若F合恒定，且与v合反向，则物体做匀减速直线运动；若F合恒定，且与v合同向，则物体做匀加速直线运动．(2)若F合与v合不共线，则物体做曲线运动．若F合恒定，则物体做匀变速曲线运动；若F合变化，则物体做变加速曲线运动．例2下列说法中错误的是()A．两个分运动是直线运动，则它们的合运动一定是直线运动B．两个分运动是匀速直线运动，则它们的合运动也一定是匀速直线运动C．两个分运动是初速度为零的匀加速直线运动，则它们的合运动也一定是初速度为零的匀加速直线运动D．两个分运动是初速度不为零的匀加速直线运动，则它们的合运动可能是匀加速曲线运动解析：两个分运动是直线运动，则它们的合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动，例如平抛运动，选项A错误；两个分运动是匀速直线运动，则它们的合运动也一定是匀速直线运动，选项B正确；两个分运动是初速度为零的匀加速直线运动，则它们的合运动也一定是初速度为零的匀加速直线运动，选项C正确；两个分运动是初速度不为零的匀加速直线运动，则它们的合运动可能是匀加速曲线运动，选项D正确．答案：A2．关于运动的合成与分解，下列说法正确的是()A．合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和B．物体的两个分运动若是直线运动，则它的合运动一定是直线运动C．两个分运动是直线运动，合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动D．若合运动是曲线运动，则其分运动至少有一个是曲线运动【答案】C【解析】合运动和分运动的关系满足平行四边形定则，故A错误．合运动是直线运动还是曲线运动，取决于v合和a合的方向的关系．若v合的方向与a合的方向共线，则合运动为直线运动，反之为曲线运动，故B、D错，而C正确．小船渡河问题如图所示，v1为船在静水中速度，v2为水流速度，θ为v1与河岸的夹角，d为河宽．1．渡河时间：渡河时间仅由v1垂直于河岸的分量v1sinθ决定，即t＝dv1sinθ′，与v2无关．当θ＝π2时，t有最小值，过河最短的时间为t＝dv1(如图甲)．甲乙丙2．船渡河的最小位移(分两种情况讨论)(1)当v1v2时，船渡河的最小位移即为河宽，这时航向(船头的方向)应斜向上游，则cosθ＝v2v1，且v1v2时才有可能垂直渡河(如图乙)．(2)当v1v2时，不论船头指向如何，船总要被水冲向下游，不可能垂直渡河．设船头指向与合速度方向成α角，合速度方向与水流成β角，如图丙所示．由图可知，β角越大渡河位移越小，以v2的顶点为圆心，以v1的大小为半径作图，很明显，只有当α＝90°时，β最大，渡河位移最小．即当船头指向和实际运动方向垂直时，渡河位移最小，为s＝dsinβ＝v2v1d．例3一艘小船在100m宽的河中横渡到对岸，已知水流速度是3m/s，小船在静水中的速度是4m/s，求：(1)欲使小船渡河时间最短，船应该怎样渡河？最短时间是多少？船经过的位移多大？(2)欲使航行距离最短，船应该怎样渡河？渡河时间多长？解析：(1)欲使船渡河时间最短，船头的方向应该垂直于河岸，如图甲所示．渡河最短时间tmin＝dv2＝1004s＝25s船经过的位移大小s＝vt＝v21＋v22·tmin＝32＋42×25m＝125m．甲乙(2)船的最短位移即为河宽，船的合速度的方向垂直于河岸，如图乙所示．船的合速度v＝v22－v21＝42－32m/s＝7m/s船头实际航行方向与河岸夹角的余弦值cosθ＝v1v2＝34渡河时间t＝dv＝1007s＝10077s．答案：见解析3．(2017南长名校月考)一艘小船在静水中的速度大小为4m/s，要横渡水流速度为5m/s的河，河宽为80m．设船加速启动和减速停止的阶段用时很短，可忽略不计．下列说法正确的是()A．船无法渡过此河B．小船渡河的最小位移(相对岸)为80mC．船渡河的最短时间为20sD．船渡过河的位移越短(相对岸)，船渡过河的时间也越短【答案】C【解析】因为水流速度大于静水船速，所以合速度的方向不可能垂直河岸，则小船不可能到达正对岸，但可以过河，故A错误；当合速度的方向与静水船速垂直时，合速度的方向与河岸的夹角最大，渡河航程最小，设船的最短渡河位移为s，则有ds＝v船v水，因此s＝dv水v船＝80×54m＝100m，故B错误；当静水船速方向与河岸垂直时，渡河时间最短，最短时间t＝dv船＝804s＝20s，故C正确．由上分析可知，D错误．1．判断合运动：物体的实际运动是合运动．2．寻找分运动：根据作用效果寻找．一般情况下，分运动表现在：(1)沿绳方向的伸长或收缩运动；(2)垂直于绳方向的旋转运动．3．作图：根据平行四边形定则作图．4．注意：用同一根绳连接的各物体，速度大小处处相等．“绳＋物”问题的分析技巧例4(2016山东德州期末)如图所示，细绳一端固定在天花板上的O点，另一端穿过一张CD光盘的中央小孔后拴着一个橡胶球，橡胶球静止时，竖直悬线刚好挨着水平桌面的边沿．现将CD光盘按在桌面上，并沿桌面边缘以速度v匀速移动，移动过程中，CD光盘中央小孔始终紧挨桌面边线，当悬线与竖直方向的夹角为θ时，小球上升的速度大小为()A．vsinθB．vcosθC．vtanθD．vcotθ解析：由题意可知，线与光盘交点参与两个运动，一是沿着线的方向运动，二是垂直线的方向运动，则合运动的速度大小为v，由数学三角函数关系则有v线＝vsinθ；而线的速度的大小，即为小球上升的速度大小，故A正确．答案：A4．如图所示，用汽车吊起重物G，汽车以速度v前进，当牵绳与竖直方向夹角为θ时，重物上升速度为()A．vB．vcosθC．vcosθD．vsinθ【答案】D【解析】当绳子与竖直方向的夹角为θ时，将小车的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，沿绳子方向的速度等于重物的速度，根据平行四边形定则得v物＝vsinθ.D正确，A、B、C错误．