新教材高中物理第五章拋體運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)課件新人教版必修第二冊(cè)

第五章拋體運(yùn)動(dòng)〔情

境

導(dǎo)

入〕在我們生活的廣闊空間里，物體在做各種各樣的運(yùn)動(dòng)，其中有很多是直線運(yùn)動(dòng)，更普遍的則是曲線運(yùn)動(dòng)。如向空中噴出的水，運(yùn)動(dòng)員投出的籃球，游樂場(chǎng)的過山車等等，它們的運(yùn)動(dòng)都是曲線運(yùn)動(dòng)。那么曲線運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律？我們?nèi)绾蝸硌芯壳€運(yùn)動(dòng)？這一章我們就來探究這些問題。本章素養(yǎng)概述〔內(nèi)

容

提

要〕本章以曲線運(yùn)動(dòng)的一種特殊情況——平拋運(yùn)動(dòng)為例，研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件和規(guī)律。本章所研究的運(yùn)動(dòng)形式不同于前面的直線運(yùn)動(dòng)，但研究的方法仍與前面一致，即根據(jù)牛頓第二定律研究物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。所以本章知識(shí)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線運(yùn)動(dòng)形式下的具體應(yīng)用。學(xué)好本章的概念和規(guī)律，將加深對(duì)速度、加速度及其關(guān)系的理解，加深對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的理解，提高應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析和解決實(shí)際問題的能力。本章內(nèi)容可劃分為三個(gè)單元：第一單元(第1節(jié))：講述了曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。第二單元(第2節(jié))：闡述了研究曲線運(yùn)動(dòng)的基本方法——運(yùn)動(dòng)的合成與分解。第三單元(第3節(jié)～第4節(jié))：通過實(shí)驗(yàn)研究了平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律。本章的重點(diǎn)是平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，難點(diǎn)是處理曲線運(yùn)動(dòng)的基本方法——運(yùn)動(dòng)的合成與分解?！矊W(xué)

法

指

導(dǎo)〕1．要重視對(duì)物理現(xiàn)象的深入觀察和對(duì)物理規(guī)律的親身體驗(yàn)，例如課本中的“飛鏢”實(shí)驗(yàn)、“做一做”“研究平拋運(yùn)動(dòng)”等，經(jīng)過了深入觀察和親身體驗(yàn)后，物理知識(shí)不僅容易領(lǐng)悟而且印象深刻。2．要注意物理方法的學(xué)習(xí)，例如“極限的思想”“等效思維方法”等。運(yùn)動(dòng)的合成與分解是物理學(xué)中一種極其重要的等效思維方法，利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法，可以把較為復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)問題分解為簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)來解決，這是必須要掌握的。3．解決問題時(shí)強(qiáng)調(diào)規(guī)范化。在物理學(xué)中，不同的問題有不同的特點(diǎn)，解決起來要遵從不同的規(guī)律，也就是說有不同的規(guī)范，這是科學(xué)方法的問題。對(duì)于所學(xué)各種拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律要靈活運(yùn)用，對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，不可生搬硬套，要注意各物理量及各物理規(guī)律的物理意義。1．曲線運(yùn)動(dòng)課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建易錯(cuò)辨析警示夯基提能作業(yè)目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道曲線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度方向，能運(yùn)用極限思想理解瞬時(shí)速度方向，并會(huì)在軌跡圖上畫出某點(diǎn)的速度方向。2．理解曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，知道物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。3．會(huì)分析做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在軌跡上某位置的受力情況?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．速度方向特點(diǎn)：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向在___________。2．速度方向：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的_______方向。3．曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是變化的，所以曲線運(yùn)動(dòng)是___________。知識(shí)點(diǎn)1曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向不斷變化切線變速運(yùn)動(dòng)1．理論分析：曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，速度_______時(shí)刻改變，物體的_________一定不為0，故物體所受的_______一定不為0。2．動(dòng)力學(xué)角度：物體所受合力的方向與它的速度方向_______同一直線上。3．運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：物體加速度的方向與速度的方向_______同一直線上。知識(shí)點(diǎn)2物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件方向加速度合力不在不在思考辨析『判一判』(1)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度可能不變。 (

)(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)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速率一定發(fā)生變化。 (

)(4)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的位移大小可能與路程相等。 (

)(5)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體加速度一定不為零。 (

)(6)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力一定是變力。 (

)×

√

×

×

√

×

『選一選』如圖所示，小銳同學(xué)正在蕩秋千，他經(jīng)過最低點(diǎn)P時(shí)的速度方向是

(

)A．a(chǎn)方向

B．b方向C．c方向

D．d方向解析：曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向沿軌跡的切線方向，則他經(jīng)過最低點(diǎn)P時(shí)的速度方向沿b的方向。故選B。B

『想一想』為什么蜿蜒的河道外側(cè)總是比較陡峭，而內(nèi)側(cè)地勢(shì)相對(duì)較平坦？解析：河水順著河道流動(dòng)，在彎曲的位置由于河道外側(cè)對(duì)水的作用力，使水流的運(yùn)動(dòng)發(fā)生彎曲，根據(jù)牛頓第三定律，水流對(duì)外側(cè)的河道也有沖擊作用，因此外側(cè)比較陡峭，內(nèi)側(cè)比較平坦。課內(nèi)互動(dòng)探究探究

如圖所示，下雨天在泥濘的道路上啟動(dòng)摩托車和轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘時(shí)，(1)車輪濺起的泥漿沿什么方向飛出？(2)轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，傘邊緣的水滴離開傘面時(shí)沿什么方向飛出？(3)飛出后的泥漿和水滴做直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)？它們的加速度為0嗎？為什么？對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的理解情景導(dǎo)入提示：(1)泥漿沿車輪邊緣某點(diǎn)的切線方向飛出。(2)水滴沿傘邊緣某點(diǎn)的切線方向飛出。(3)做曲線運(yùn)動(dòng)，加速度不為0，因?yàn)榍€運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變化。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。要點(diǎn)提煉2．曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：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，因其矢量性，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)。(2)動(dòng)力學(xué)角度：曲線運(yùn)動(dòng)是否是勻變速運(yùn)動(dòng)取決于物體所受合外力的情況。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)。3．幾種常見的運(yùn)動(dòng)形式軌跡特點(diǎn)加速度特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)直線加速度為零勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度不變勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度變化變加速直線運(yùn)動(dòng)曲線加速度不變勻變速曲線運(yùn)動(dòng)加速度變化變加速曲線運(yùn)動(dòng)(1)曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，但是變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng)。(2)物體的合外力為恒力時(shí)，它一定做勻變速運(yùn)動(dòng)，但可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。特別提醒

下列關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是 (

)A．曲線運(yùn)動(dòng)的速度一定變化，加速度也一定變化B．曲線運(yùn)動(dòng)的速度一定變化，做曲線運(yùn)動(dòng)的物體一定有加速度C．曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可以不變，所以做曲線運(yùn)動(dòng)的物體不一定有加速度D．在恒力作用下，物體不可能做曲線運(yùn)動(dòng)典題1典例剖析B

解析：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度一定發(fā)生變化，但加速度可以不變(恒力作用)，例如把物體水平拋出后，物體只受重力，加速度不變，但在空中做曲線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度大小可以不變，但方向一定發(fā)生變化，由于速度是矢量，速度發(fā)生變化，一定有加速度，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。1．2020年3月8日，國(guó)際乒聯(lián)卡塔爾公開賽，女單決賽陳夢(mèng)獲得冠軍。如圖所示為乒乓球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡，A、B、C為曲線上的三點(diǎn)，AB、BC為兩點(diǎn)連線，ED為B點(diǎn)的切線，乒乓球在運(yùn)動(dòng)過程中可視為質(zhì)點(diǎn)，若不考慮空氣阻力的影響，則下列說法正確的是 (

)A．乒乓球的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)的速度沿BD方向B．乒乓球的運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)的速度沿BD方向C．乒乓球的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)的速度沿BC方向D．乒乓球的運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)的速度沿AB方向?qū)c(diǎn)訓(xùn)練A

解析：做曲線運(yùn)動(dòng)的乒乓球在運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)的速度方向沿曲線在該點(diǎn)的切線方向，因此乒乓球在B點(diǎn)的速度沿BD方向；乒乓球運(yùn)動(dòng)中只受重力，根據(jù)牛頓第二定律，乒乓球的加速度為重力加速度g，故為勻變速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。探究

(1)圖甲為拋出的石子在空中運(yùn)動(dòng)的部分軌跡，圖乙是水平面上一小鋼球在磁鐵作用下的部分運(yùn)動(dòng)軌跡。請(qǐng)畫出物體在A、B、C、D四點(diǎn)的受力方向和速度方向。(不計(jì)空氣阻力)(2)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是什么？物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件情景導(dǎo)入提示：(1)各點(diǎn)受力方向和速度方向如圖所示(2)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上。1．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)動(dòng)力學(xué)條件：合力方向與物體的速度方向不在同一直線上。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件：加速度方向與速度方向不在同一直線上。2．無力不拐彎，拐彎必有力曲線運(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，即合力指向軌跡的內(nèi)側(cè)。(如圖所示，水平拋出的物體的受力方向和速度方向)要點(diǎn)提煉3．物體的受力與運(yùn)動(dòng)性質(zhì) (2021·浙江高一月考)1月20日零時(shí)25分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功將“天通一號(hào)03星”發(fā)射升空。衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，任務(wù)獲得圓滿成功，中國(guó)航天發(fā)射迎來2021年開門紅。假設(shè)天通一號(hào)在靠近軌道沿曲線從M點(diǎn)到N點(diǎn)的飛行過程中，速度逐漸減小。在某一時(shí)刻，“天通一號(hào)03星”所受合力的方向可能是

(

)典題2典例剖析C

思路引導(dǎo)：(1)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡在合力方向和速度方向之間且向力的方向彎曲。(2)合外力方向與速度方向成銳角時(shí)，物本做加速曲線運(yùn)動(dòng)；成鈍角時(shí)，物體做減速曲線運(yùn)動(dòng)。解析：由做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合力指向曲線的內(nèi)側(cè)，且從M點(diǎn)到N點(diǎn)的飛行過程中，速度逐漸減小，則合力與速度方向的夾角大于90°。故選C。2．(多選)一小球以初速度v0從A點(diǎn)開始在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)使一水平力作用在小球上，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示，圖中B為軌跡上一點(diǎn)，虛線是過A、B兩點(diǎn)并與運(yùn)動(dòng)軌跡相切的直線，虛線和實(shí)線將水平面劃分為圖示的5個(gè)區(qū)域。則關(guān)于該施力物體位置的判斷，下列說法中正確的是

(

)A．如果這個(gè)力是引力，則施力物體一定在④區(qū)域B．如果這個(gè)力是引力，則施力物體一定在②區(qū)域C．如果這個(gè)力是斥力，則施力物體一定在②區(qū)域D．如果這個(gè)力是斥力，則施力物體可能在①或③區(qū)域?qū)c(diǎn)訓(xùn)練AC

解析：小球受力沿弧線由A運(yùn)動(dòng)到B，小球所受合外力應(yīng)指向軌跡的內(nèi)側(cè)；如果這個(gè)力是引力，則施力物體一定在④區(qū)域，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；如果這個(gè)力是斥力，在①③⑤區(qū)域內(nèi)任取一點(diǎn)分別與A、B兩點(diǎn)相連并延長(zhǎng)，①③⑤區(qū)域的點(diǎn)與A、B兩點(diǎn)的連線表示斥力的方向，會(huì)發(fā)現(xiàn)斥力的方向有時(shí)不指向軌跡的內(nèi)側(cè)，則施力物體不可能在①③⑤區(qū)域；而②區(qū)域的點(diǎn)與A、B兩點(diǎn)的連線表示斥力的方向，斥力的方向總指向軌跡的內(nèi)側(cè)，則施力物體一定在②區(qū)域；因此選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。易錯(cuò)辨析警示易錯(cuò)點(diǎn)：不能正確理解物體做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的條件而致錯(cuò)

下列幾種說法正確的是 (

)A．物體受到變力作用，一定做曲線運(yùn)動(dòng)B．物體受到恒力作用，一定做直線運(yùn)動(dòng)C．物體所受的合力方向與速度方向不在同一直線上時(shí)，一定做曲線運(yùn)動(dòng)D．如果合力方向與速度方向在同一直線上，則物體的速度方向不改變，只是速率發(fā)生變化案例C

易錯(cuò)分析：本題誤認(rèn)為力變化，速度方向就變化，從而錯(cuò)選A項(xiàng)；或認(rèn)為合力方向與速度方向在同一直線上時(shí)，速度方向一定不變化而錯(cuò)選D。出錯(cuò)的原因是對(duì)物體做直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的條件理解不透徹。正確解答：根據(jù)牛頓第二定律F合＝ma可知，力的變化會(huì)導(dǎo)致加速度變化，力和加速度均是矢量，包括大小和方向。無論是變化的a還是恒定的a，當(dāng)a的方向與v的方向在同一直線上時(shí)物體做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)a的方向和v的方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。故選項(xiàng)C正確。素養(yǎng)警示判斷物體是否做曲線運(yùn)動(dòng)，要從兩個(gè)方面考慮(1)看有無合力。(2)看合力與速度方向之間的夾角：若夾角不是0°、180°，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1．(2021·四川省南充高級(jí)中學(xué)高一月考)如圖所示，小鐵球m以初速度v0在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，后受到磁極的側(cè)向作用力而做圖示的曲線運(yùn)動(dòng)到達(dá)D點(diǎn)，從圖可知磁極的位置及極性可能是 (

)A．磁極在A位置，極性一定是N極B．磁極在B位置，極性一定是S極C．磁極在C位置，極性一定是N極D．磁極在B位置，極性無法確定解析：做曲線運(yùn)動(dòng)物體的軌跡一定處于合外力與速度方向之間且彎向合外力這一側(cè)，所以鐵球受到的吸引力指向弧內(nèi)側(cè)，則磁極在B位置，但極性無法確定，兩極對(duì)鐵球都有吸引力，都可以，故D正確。D

2．(2021·深州長(zhǎng)江中學(xué)高一期末)翻滾過山車是大型游樂園里的一種比較刺激娛樂項(xiàng)目。如圖所示，翻滾過山車(可看成質(zhì)點(diǎn))從高處下，過M點(diǎn)時(shí)速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過A、B、C三點(diǎn)。下列說法中正確的是

(

)A．過A點(diǎn)時(shí)的速度方向沿AB方向B．過B點(diǎn)時(shí)的速度方向沿水平方向C．