5.1曲線運動（導學案）高一物理（人教版2019）

第1節(jié)曲線運動導學案【學習目標】1.知道什么是曲線運動，理解曲線運動的速度方向。2.理解曲線運動是一種變速運動。3.理解物體做曲線運動的條件，會判斷物體是做直線運動還是曲線運動?！緦W習重難點】 1．曲線運動的特點及條件。（重點）2．會利用曲線運動的條件判斷物體是做直線運動還是曲線運動。（難點）【知識回顧】1.平均速度(1)定義：位移與發(fā)生這個位移所用時間的比值，叫做物體在這段時間（或這段位移）內的平均速度。(2)公式：(3)物義：粗略地描述物體在某段時間內的平均快慢程度。(4)方向：與某段時間內位移的方向一致。(5)注意：計算物體的平均速度時必須指明物體是在哪段時間內或哪段位移上的平均速度。2.瞬時速度(1)定義：運動物體在某一時刻（或某一位置）的速度，叫做瞬時速度。(2)當△t非常非常小，△x/△t就可以看做某時刻（或某位置）的瞬時速度。（極限思想）(3)物理意義：精確地描述物體運動的快慢。(4)方向：這一時刻物體的運動方向。3.加速度(1)加速度：速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間之比，叫做加速度。(2)公式：。(3)加速度a的方向：中，是矢量，a的方向與的方向一致。(4)加速度與運動的聯(lián)系：①速度增加，即加速運動，加速度的方向與初速度的方向相同；②速度減小，即減速運動，加速度的方向與初速度方向相反?！咀灾黝A習】一、曲線運動的速度方向1.速度方向：質點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。2.運動性質：速度是矢量，既有大小，又有方向。曲線運動中速度的方向是變化的，所以曲線運動是變速運動。二、物體做曲線運動的條件1.動力學角度：當物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動。2.運動學角度：當物體的加速度方向與速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動?！菊n堂探究】觀察與思考：觀察下四幅圖中物體的運動，說一說海盜船的運動、悠悠球的運動、汽車的漂移運動、香蕉球的運動具有什么共同特點？觀察與思考：（觀看視頻）(1)砂輪做什么樣的運動？(2)砂輪打磨下來的熾熱微粒沿什么方向運動？(3)鏈球在離手前做什么運動？(4)運動員松手的一瞬間，鏈球沿什么方向運動？一、曲線運動的速度方向思考與討論：（觀看視頻）(1)通過剛才的演示實驗，你認為白紙上的印跡與軌道（曲線）有什么關系？(2)除以上實驗方法以外，還有什么方法可以確定物體在某一時刻的速度方向？【要點總結】1.速度方向特點：做曲線運動的物體，速度的方向在不斷變化。2.速度方向：質點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。3.曲線運動的性質：曲線運動中速度的方向是變化的，所以曲線運動是變速運動。二、物體做曲線運動的條件思考與討論：(1)如果物體不受力，將靜止或做勻速直線運動。那么，你認為物體在什么條件下做曲線運動呢？(2)物體做曲線運動時，物體的加速度是否一定不為零？那么你是否可以進一步判定物體所受合外力的是否為零呢？【觀看視頻】思考與討論：(1)環(huán)節(jié)一中鋼球從滑軌上滾下時，觀察鋼球做什么運動，鋼球運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關系？(2)環(huán)節(jié)二中鋼球從滑軌上滾下時，觀察鋼球做什么運動，鋼球運動方向與所受磁鐵吸引力方向有什么關系？(3)通過以上兩例的分析，請你總結物體做曲線運動的條件是什么？【要點總結】1.條件：(1)物體的初速度不為零；（2）F合與v的方向不共線或a與v的方向不共線。2.合外力與軌跡的關系：(1)物體做曲線運動時，其軌跡向合外力所指的一方彎曲，即合外力的方向總是指向曲線軌跡的凹側。(2)曲線運動的軌跡夾在速度方向和合外力方向之間。思考與討論：(1)小球所受合外力的方向與速度方向夾角為銳角，速率如何變化？(2)小球所受合外力的方向與速度方向夾角為始終是直角，速率如何變化？(3)小球所受合外力的方向與速度方向夾角為鈍角，速率如何變化？【要點總結】3.合外力與速率變化的關系：設合力方向與速度方向的夾角為α。

(1)當合力方向與速度方向的夾角α為銳角時：速率增大；(2)當合力方向與速度方向的夾角α為始終為直角時：速率不變；(1)當合力方向與速度方向的夾角α為鈍角時：速率減??；課堂小結：【自我測評】1．下列說法正確的是（）A．物體受到變力作用時一定做曲線運動B．做曲線運動的物體受到的合力方向指向曲線的外側C．做曲線運動的物體加速度方向和速度方向相同D．做曲線運動的物體受到的合力方向與速度方向一定不在一條直線上【答案】D【詳解】ACD．物體做曲線運動的條件是合力與速度不在同一條直線上，與是否是恒力無關，故AC錯誤，D正確；B．做曲線運動的物體受到的合力方向指向曲線的內側，故B錯誤。故選D。2．草原上，一只野兔發(fā)現潛伏在周圍的狼群后開始全速奔跑，某段時間內它們依次經過水平面內A、B、C、D四點，其運動軌跡為如圖所示的虛線，此過程中野兔的速度大小不變，在這四點中，野兔的速度與所受合力的示意圖可能正確的是（）A．圖中A點 B．圖中B點C．圖中C點 D．圖中D點【答案】C【詳解】由于此過程中野兔的速度大小不變，所以野兔的速度與所受合力必需垂直，故C正確，ABD錯誤。故選C。3．某足球比賽過程中的一張情境示意圖如圖所示，下列說法正確的是（）A．足球在空中運動時只受重力B．足球在被踢出去之后的運動過程中，初速度與所受合力在同一條直線上C．研究足球旋轉情況時不可以把足球看成質點D．足球在被踢出去之后的運動過程中，所受合力的方向指向運動軌跡的右側（外側）【答案】C【詳解】C．研究足球旋轉情況時，足球的形狀大小不能忽略不計，不能把足球看成質點，故C正確；AB．足球被踢出去之后，受到重力和空氣的作用力，其運動軌跡是一條曲線，其初速度與所受合力不在同一條直線上，故AB錯誤；D．足球做曲線運動時，其所受合力的方向指向運動軌跡的內側，故D錯誤。故選C。4．如圖所示為質點做勻變速曲線運動軌跡的示意圖，且質點運動到D點時速度方向與加速度方向恰好互相垂直，則質點從A點運動到E點的過程中，下列說法中正確的是（）A．質點經過C點的速率比D點的大B．質點經過A點時的加速度方向與速度方向的夾角小于90°C．質點經過D點時的加速度比B點的大D．質點從B到E的過程中加速度方向與速度方向的夾角先增大后減小【答案】A【詳解】A．由題意，質點運動到D點時速度方向與加速度方向恰好互相垂直，速度沿D點軌跡的切線方向，則知加速度斜向左上方，合外力也斜向左上方，質點做勻變速曲線運動，合外力恒定不變，質點由C到D過程中，合外力做負功，由動能定理可得，C點的速率比D點速率大。故A正確；B．質點經過A點時的加速度方向斜向左上，速度方向為該點切線方向即右下，可知二者夾角大于90°。故B錯誤；C．質點做勻變速曲線運動，則加速度不變，所以質點經過D點時的加速度與B點相同。故C錯誤；D．由圖可知，質點從B到E的過程中速度方向由斜向右下逐漸變?yōu)樾毕蛴疑希醇铀俣确较蚺c速度方向的夾角一直減小。故D錯誤。故選A。5．關于曲線運動，下列說法中正確的是（）A．曲線運動的加速度不可以為零B．曲線運動一定是變速運動，但變速的不一定是曲線運動C．物體在變力作用下一定做曲線運動D．物體在恒力作用下不可能做曲線運動【答案】AB【詳解】A．做曲線運動的物體的速度時刻發(fā)生變化，速度變化量不為0，根據可知，加速度不為0，即曲線運動的加速度不可以為零，A正確；B．勻變速直線運動是變速運動，但不是曲線運動，曲線運動方向變化，曲線運動是變速運動，可知，曲線運動一定是變速運動，但變速的不一定是曲線運動，B正確；C．物體在變力作用下不一定做曲線運動，例如當物體在方向與速度方向相同，大小逐漸變大的力作用下的運動為加速度增大的變加速直線運動，C錯誤；D．物體在恒力作用下可能做曲線運動，例如平拋運動，D錯誤。故選AB。6．從坐標原點出發(fā)的質點在xOy平面內運動軌跡如圖所示，下面判斷正確的是（）A．若x方向始終加速，則y方向可能先加速后減速B．若y方向始終加速，則x方向可能先減速后加速C．若y方向先減速后加速，則x方向可能始終勻速D．若x方向先加速后減速，則y方向可能始終勻速【答案】CD【詳解】A．若x方向始終加速，y方向先加速后減速，后半段物體合力方向指向右下方向，圖線后半段一定向下彎曲，故A錯誤；B．若y方向始終加速，x方向先減速后加速，前半段物體合力方向指向左上方向，圖線前半段一定向上彎曲，故B錯誤；C．若y方向先減速后加速，x方向始終勻速，前半段物體合力方向向下，后半段物體合力方向向上，圖像一定先向下彎曲后向上彎曲，故C正確；D．若x方向先加速后減速，y方向始終勻速，前半段物體合力方向向右，后半段物體合力方向向左，圖像一定先向下彎曲后向上彎曲，故D正確。故選CD。7．物體受到幾個外力的作用而做勻速直線運動，如果撤去其中的一個力而保持其余的力的大小方向都不變，則物體可能做（）A．勻速直線運動 B．勻加速直線運動 C．勻變速曲線運動 D．勻速圓周運動【答案】BC【詳解】物體原來處于平衡狀態(tài)，撤去一個力后，其余的力的合力與撤去的力等值、反向、共線。A．合力是恒力，處于非平衡狀態(tài)，不可能做勻速直線運動，故A錯誤；B．若合力與速度同向，物體做勻加速直線運動，故B正確；C．物體所受的合力與初速度不共線時，物體做勻變速曲線運動，故C正確；D．勻速圓周運動合力始終指向圓心，是個變力，所以物體不可能做勻速圓周運動，故D錯誤。故選BC。8．在光滑的水平面上有一質量為2kg的物體，在幾個共點力的作用下做勻速直線運動。保持其他力不變的情況下，將與物體運動方向相反，大小2N的一個力突然水平順時針轉過，則關于物體此后運動情況的敘述中正確的是（）A．物體做加速度大小為的勻變速曲線運動B．物體做加速度大小為1的勻變速曲線運動C．1s后把這個力突然水平逆時針轉過，則物體此后又做勻速直線運動D．1