11曲線運(yùn)動(dòng)課件1(教科版必修2)

一、對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的理解1.曲線運(yùn)動(dòng)的速度(1)曲線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度方向，就是質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻(或該點(diǎn))脫離曲線后自由運(yùn)動(dòng)的方向，也就是曲線上這一點(diǎn)的切線方向.(2)速度是一個(gè)矢量，既有大小，又有方向，假如在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有速度大小的變化，而物體的速度方向不變，則物體只能做直線運(yùn)動(dòng).因此，若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，表明物體的速度方向發(fā)生了變化.2.曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)(1)由于做曲線運(yùn)動(dòng)物體的速度方向時(shí)刻在變化，不管速度大小是否改變，因其矢量性，物體的速度在時(shí)刻變化，即曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng).(2)曲線運(yùn)動(dòng)是否是勻變速運(yùn)動(dòng)取決于物體的合外力情況.合外力為恒力，物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)；合外力為變力，物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng).(1)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).(2)只要物體所受的合外力為恒力，它一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，可能是直線運(yùn)動(dòng)，也可能是曲線運(yùn)動(dòng).【典例1】翻滾過(guò)山車是大型游樂(lè)園里比較刺激的一種娛樂(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)法正確的是()A.過(guò)山車做勻速運(yùn)動(dòng)B.過(guò)山車做變速運(yùn)動(dòng)C.過(guò)山車受到的合力等于零D.過(guò)山車經(jīng)過(guò)A、C兩點(diǎn)時(shí)的速度方向相同【解題指導(dǎo)】該題可按如下思路分析：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B.過(guò)山車做曲線運(yùn)動(dòng)，其速度方向時(shí)刻變化，速度是矢量，故過(guò)山車的速度是變化的，即過(guò)山車做變速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)B對(duì)；做變速運(yùn)動(dòng)的物體具有加速度，由牛頓第二定律可知過(guò)山車所受合力一定不為零，C錯(cuò)；過(guò)山車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向上，經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向下，D錯(cuò).【規(guī)律方法】曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)受力特點(diǎn)所受合外力與速度不在一條直線上，若合外力恒定，速度大小方向均發(fā)生變化；若合外力大小不變，方向改變且始終與速度方向垂直，速度大小不變，方向改變.(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槠渌俣确较蛞欢ㄔ谧兓?曲線運(yùn)動(dòng)可以是加速度恒定的勻變速運(yùn)動(dòng)，也可以是加速度變化的非勻變速運(yùn)動(dòng).(3)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡特點(diǎn)向受力的一側(cè)偏，且與初速度方向相切.曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡不會(huì)出現(xiàn)急折，只能平滑變化.軌跡總在力與速度的夾角中.【互動(dòng)探究】過(guò)山車從A點(diǎn)到B點(diǎn)速度方向改變多少？【解析】過(guò)山車在A點(diǎn)時(shí)的速度方向豎直向上，在B點(diǎn)時(shí)的速度方向水平向左，因此過(guò)山車從A點(diǎn)到B點(diǎn)速度方向改變了90°.答案：90°【變式備選】如圖所示的曲線為某同學(xué)拋出的鉛球運(yùn)動(dòng)軌跡(鉛球視為質(zhì)點(diǎn))，A、B、C為曲線上的三點(diǎn)，關(guān)于鉛球在B點(diǎn)的速度方向，說(shuō)法正確的是()A．為AB的方向B．為BD的方向C．為BC的方向D．為BE的方向【解析】選B.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)軌跡上經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的切線方向，又本題中鉛球?qū)嶋H沿ABC方向運(yùn)動(dòng)，故它在B點(diǎn)的速度應(yīng)沿切線BD的方向，B正確.二、對(duì)物體做曲線運(yùn)動(dòng)條件的理解1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)物體受到的合外力方向與其運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng).(2)根據(jù)牛頓第二定律，物體的加速度方向與其合外力方向一致.因此物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件還可以表述為：物體的加速度方向與它的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上.2.物體做直線運(yùn)動(dòng)與做曲線運(yùn)動(dòng)的比較

在曲線運(yùn)動(dòng)中，合力方向與速度方向的夾角小于90°時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)；兩方向的夾角大于90°時(shí)，物體做減速運(yùn)動(dòng)；兩方向的夾角等于90°時(shí)，則物體的速率不變.【典例2】物體在力F1、F2、F3的共同作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若突然撤去外力F1，則物體的運(yùn)動(dòng)情況是()A．必沿著F1的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．必沿著F1的方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)C．不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.可能做直線運(yùn)動(dòng)，也可能做曲線運(yùn)動(dòng)【解題指導(dǎo)】該題可按如下思路分析：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C、D.撤去外力F1后物體所受合力大小及方向恒定，故撤去外力F1后物體不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C對(duì).若合力與物體的運(yùn)動(dòng)方向在一條直線上，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，若合力與物體的運(yùn)動(dòng)方向不在一條直線上，則物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故A、B錯(cuò)，D對(duì).【規(guī)律方法】物體做曲線運(yùn)動(dòng)的判斷方法(1)直接根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的定義來(lái)判斷.若物體的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線，則它做直線運(yùn)動(dòng)，為曲線則它所做的就是曲線運(yùn)動(dòng).(2)根據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件來(lái)確定①若合外力與物體的運(yùn)動(dòng)方向共線，則物體做直線運(yùn)動(dòng)，不共線則它做曲線運(yùn)動(dòng).②若物體的加速度與其速度共線,則它做直線運(yùn)動(dòng)，不共線則它做曲線運(yùn)動(dòng).

【變式訓(xùn)練】做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，在其軌跡曲線上某一點(diǎn)的加速度方向()A.為通過(guò)該點(diǎn)的曲線的切線方向B.與物體在這一點(diǎn)所受合外力方向垂直C.與物體在這一點(diǎn)的速度方向一致D.與物體在這一點(diǎn)的速度方向的夾角一定不為零【解析】選D.曲線上某點(diǎn)的切線方向?yàn)樗俣确较颍驗(yàn)槲矬w做的是曲線運(yùn)動(dòng)，速度與合外力不在同一直線上，所以加速度方向肯定不是切線方向，與切線方向一定有個(gè)不為零的夾角，A、C錯(cuò)，D對(duì).加速度方向即合外力方向，B錯(cuò).【典例】在光滑水平面上有一質(zhì)量為2kg的物體，受幾個(gè)共點(diǎn)力作用做勻速直線運(yùn)動(dòng).現(xiàn)突然將與速度反方向的2N的力水平旋轉(zhuǎn)90°，則關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)情況的敘述正確的是()A.物體做速度大小不變的曲線運(yùn)動(dòng)B.物體做加速度為m/s2的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.物體做速度越來(lái)越大的曲線運(yùn)動(dòng)D.物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，其速度越來(lái)越大【解題指導(dǎo)】在解答本題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B、C.物體原來(lái)所受合外力為零，當(dāng)將與速度反方向的2N的力水平旋轉(zhuǎn)90°后其受力如圖所示，其中F是Fx、Fy的合力，即F=2N，且大小、方向都不變，是恒力，那么物體的加速度為恒定.又因?yàn)镕與v夾角θ<90°，所以物體做速度越來(lái)越大、加速度恒為m/s2的勻變速曲線運(yùn)動(dòng).故正確答案是B、C兩項(xiàng).不能正確利用隱含條件導(dǎo)致的錯(cuò)誤如圖所示，一物塊沿曲線從M點(diǎn)向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，速度逐漸減小.在此過(guò)程中的某一位置物塊所受合力方向可能的是()【正確解答】選C.由題圖知，物塊做曲線運(yùn)動(dòng)，所以合外力應(yīng)該指向軌跡的凹側(cè)，故A、D均錯(cuò)；又因?yàn)槲飰K的速度逐漸減小，從M到N的過(guò)程中合外力沿切線方向的分力不為零且與運(yùn)動(dòng)方向相反，所以B錯(cuò)，C正確.【易錯(cuò)分析】本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因具體分析如下1.某質(zhì)點(diǎn)沿如圖所示的曲線abcde運(yùn)動(dòng)，則在a、b、c、d、e各點(diǎn)上，質(zhì)點(diǎn)速度方向大致相同的兩點(diǎn)是()A.a點(diǎn)與c點(diǎn)B.b點(diǎn)與d點(diǎn)C.c點(diǎn)與e點(diǎn)D.b點(diǎn)與e點(diǎn)【解析】選B.質(zhì)點(diǎn)沿曲線由a向e運(yùn)動(dòng)，由各點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向沿切線方向可知b、d兩點(diǎn)的速度方向大致相同，B正確.2.某物體在足夠大的光滑水平面上向東運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它受到一個(gè)向南的恒定外力作用時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)將是()A.曲線運(yùn)動(dòng)，但加速度方向不變，大小不變，是勻變速運(yùn)動(dòng)B.勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.曲線運(yùn)動(dòng)，但加速度方向改變，大小不變，是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.曲線運(yùn)動(dòng)，加速度的大小和方向均改變，是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)【解析】選A．向南的恒力產(chǎn)生向南的恒定加速度，該恒力(加速度)始終與物體的運(yùn)動(dòng)速度方向不在一條直線上，故物體一定做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A對(duì)，B、C、D錯(cuò)．3.關(guān)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，下列說(shuō)法正確的是()A．它所受的合力可能為零B．有可能處于平衡狀態(tài)C．速度方向一定時(shí)刻改變D．受到的合外力方向有可能與速度方向在同一條直線上【解析】選C.根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件，只有物體所受的合外力不為零，且合力方向與它的速度方向不在一條直線上，物體才做曲線運(yùn)動(dòng)，A、D錯(cuò).曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在發(fā)生改變，曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)，C對(duì).4.(2011·綿陽(yáng)高一檢測(cè))如圖所示,汽車在一段水平彎曲路面上勻速行駛,受到地面的靜摩擦力為F,受到空氣阻力為f,圖中關(guān)于汽車受到F和f的示意圖,可能正確的是()【解析】選C.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,運(yùn)動(dòng)速度的方向沿軌跡的切線方向,所受合外力的方向一定指向曲線的凹側(cè),由此可判定C正確,A、B、D都不可能.5.(2011·成都高一檢測(cè))如圖所示,物體在恒力F作用下沿曲線從點(diǎn)A運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B,這時(shí)突然使它所受的力反向,但大小不變,即由F變?yōu)?F.在此力的作用下,關(guān)于物體以后的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法中正確的是()A.物體