物理（人教版必修2）課件第5章第1節(jié)曲線運(yùn)動(dòng)

第五章曲線運(yùn)動(dòng)第1節(jié)曲線運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1.知道什么是曲線運(yùn)動(dòng)，會(huì)確定曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向．2．知道曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)．3．知道物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件．4．會(huì)確定物體在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位置、速度與軌跡.1.曲線運(yùn)動(dòng)速度方向的確定、曲線運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的理解是本節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)．2．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件及分析是難點(diǎn).一、曲線運(yùn)動(dòng)的位移1．曲線運(yùn)動(dòng)的位移(1)合位移：在平面直角坐標(biāo)系中，曲線運(yùn)動(dòng)的位移為運(yùn)動(dòng)物體的__________到__________的有向線段．(2)分位移：用位移在坐標(biāo)軸方向上的__________來(lái)表示．初位置

末位置

分矢量

2．思考：如圖所示，水平拋出的物體在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡為曲線．(1)不同時(shí)間內(nèi)的位移方向是否相同？提示：不相同．由于物體的軌跡是曲線，不同時(shí)間的位移方向發(fā)生變化．(2)如何描述物體的位移？提示：當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，它相對(duì)于O點(diǎn)的位移是OA，可以用l表示．由于位移矢量是不斷變化的，可以建立平面直角坐標(biāo)系，用它在坐標(biāo)軸方向上的分矢量來(lái)代表，即用A點(diǎn)的坐標(biāo)xA、yA表示兩個(gè)分位移矢量，使問(wèn)題簡(jiǎn)單化，如圖．(3)試討論物體在曲線運(yùn)動(dòng)中的位移大小和路程有什么關(guān)系？提示：曲線運(yùn)動(dòng)中的位移大小總是小于路程．二、曲線運(yùn)動(dòng)的速度1．觀察與發(fā)現(xiàn)：觀察教材圖5.12和5.13描述的現(xiàn)象，如何確定曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向？(1)在砂輪上磨刀具時(shí)，刀具與砂輪接觸處有火星沿砂輪的__________飛出；(2)撐開(kāi)帶著水的傘并使其繞傘軸旋轉(zhuǎn)，傘面上的水滴沿傘邊各點(diǎn)所劃圓周的__________飛出．切線

切線

2．曲線運(yùn)動(dòng)的速度(1)速度方向：沿曲線在這一點(diǎn)的________方向．(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：速度方向時(shí)刻在_______，曲線運(yùn)動(dòng)一定是_______運(yùn)動(dòng)．切線

改變

變速

3．思考：在沙漠中，甲殼蟲(chóng)在爬行過(guò)程中留下一段清晰的痕跡．如圖所示，請(qǐng)標(biāo)明甲殼蟲(chóng)在依次經(jīng)過(guò)A、B、C各點(diǎn)時(shí)的速度方向．提示：分別過(guò)A、B、C三點(diǎn)作曲線的切線，切線方向即為該點(diǎn)的速度方向．三、運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例閱讀教材“運(yùn)動(dòng)描述的實(shí)例”部分，回答下面問(wèn)題．在一端封閉、長(zhǎng)約1m的玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個(gè)蠟塊做的小圓柱體R，將玻璃管的開(kāi)口端用膠塞塞緊(圖甲)；將玻璃管倒置(圖乙)，蠟塊R沿玻璃管上升；將玻璃管上下顛倒，在蠟塊上升的同時(shí)，將玻璃管緊貼著黑板沿水平方向向右勻速移動(dòng)，以黑板為參照物觀察蠟塊的運(yùn)動(dòng)(圖丙)．(1)蠟塊的位置①坐標(biāo)系的建立：以運(yùn)動(dòng)________時(shí)蠟塊的位置為原點(diǎn)，以__________的方向?yàn)閤軸的正方向，以__________的方向?yàn)閥軸的正方向．②位置坐標(biāo)：將玻璃管向右勻速移動(dòng)的速度設(shè)為vx，蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度設(shè)為vy，vx、vy都不隨時(shí)間變化，是常量．在時(shí)刻t，蠟塊的位置可用它的兩個(gè)坐標(biāo)x、y表示：x＝__________，y＝__________．開(kāi)始

水平向右

豎直向上

vxt

vyt

(2)蠟塊運(yùn)動(dòng)的軌跡①軌跡方程：y＝__________．②幾何性質(zhì)：蠟塊相對(duì)于黑板的運(yùn)動(dòng)軌跡是__________．(3)蠟塊的速度①大?。簐＝__________

②方向：v跟vx方向間夾角為θ，則tanθ＝_______．直線

四、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件1．觀察與發(fā)現(xiàn)：觀察教材圖5.111，鋼球在磁鐵的吸引下做曲線運(yùn)動(dòng)．試著在軌跡上標(biāo)出一些位置的速度方向與磁鐵的吸引力的方向，你發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題？提示：速度方向與吸引力的方向不在一條直線上．2．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)動(dòng)力學(xué)角度：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向______________________時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)．(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：當(dāng)物體的加速度方向與它的速度方向______________________時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)．不在同一條直線上

不在同一條直線上

3．思考：拿出一枚硬幣水平拋出后在空中(不計(jì)空氣阻力)將做曲線運(yùn)動(dòng)，硬幣做曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向、合力方向及運(yùn)動(dòng)軌跡之間的空間關(guān)系怎樣？大致畫(huà)出軌跡，標(biāo)出一些位置的速度方向與合力方向．提示：如圖，速度方向與合力方向不在一條直線上，軌跡處于速度與合力所夾角的范圍里且向合力指向的一側(cè)彎曲．重要結(jié)論：在曲線運(yùn)動(dòng)中，物體的運(yùn)動(dòng)軌跡向合力F指向的一側(cè)彎曲，軌跡夾在v與F之間．探究一曲線運(yùn)動(dòng)的速度1．如圖所示，過(guò)山車沿圓形軌道勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中速度大小保持不變．(1)上圖中，過(guò)山車勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其速度發(fā)生變化嗎？提示：速度大小不變，方向時(shí)刻變化，即速度是變化的．(2)過(guò)山車做的是曲線運(yùn)動(dòng)，其速度方向不斷變化，那么如何確定物體在某一點(diǎn)的速度方向？提示：過(guò)軌跡上的點(diǎn)作切線即為速度方向．(3)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度可以為零嗎？為什么？提示：不可以．因速度是變化的，一定有加速度．2．曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，而變速運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)嗎？提示：不一定．

(多選)關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)B．曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向不斷地變化，但速度的大小可以不變C．在曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)在任一位置的速度方向總是與這點(diǎn)的切線方向相同D．在曲線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的速度方向有時(shí)也不一定是沿著軌跡的切線方向解析：做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度方向時(shí)刻變化，但速度的大小不一定變化，故曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B正確；曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向沿軌跡的切線方向，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：ABC【題后總結(jié)】曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是速度的方向時(shí)刻變化，是變速運(yùn)動(dòng)．1．(多選)關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法，正確的是(

)A．速度大小一定在時(shí)刻變化B．速度的方向一定在時(shí)刻變化C．它一定在做變速運(yùn)動(dòng)D．它可能是速率不變的運(yùn)動(dòng)答案：BCD探究二物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件1．物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是_____________________________________．2．物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的合外力一定不為零，合外力一定是恒力嗎？提示：不一定．當(dāng)物體受到的合力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向不共線時(shí)，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)，與其受到的合力大小是否變化無(wú)關(guān)．速度與合力的方向不在一

直線上

如圖所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A運(yùn)動(dòng)到B，這時(shí)突然使它所受的力反向而大小不變(即由F變?yōu)椋璅)，在此力作用下，物體以后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是(

)A．物體可能沿曲線Ba運(yùn)動(dòng)B．物體可能沿直線Bb運(yùn)動(dòng)C．物體可能沿曲線Bc運(yùn)動(dòng)D．物體可能沿原曲線由B返回A答案：C【題后總結(jié)】做曲線運(yùn)動(dòng)的物體其軌跡向力指向的一側(cè)彎曲．解析：質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，合力的大小方向均不變，加速度不變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由B點(diǎn)速度與加速度相互垂直可知，合力方向與B點(diǎn)切線垂直且向下，故質(zhì)點(diǎn)由C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程，合力方向與速度方向夾角小于90°，速率增大，選項(xiàng)A正確；A點(diǎn)的加速度方向與過(guò)A的切線(即速度方向)夾角大于90°，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從A點(diǎn)到D點(diǎn)加速度與速度的夾角一直變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：A一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度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)速度是矢量，它既有大小，又有方向．不論速度的大小是否改變，只要速度的方向發(fā)生改變，就表示速度矢量發(fā)生了變化，即加速度不為0.曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向在變，所以曲線運(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)．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)動(dòng)力學(xué)條件：合力與速度方向不共線是物體做曲線運(yùn)動(dòng)的充要條件，這包含三個(gè)層次的內(nèi)容．①初速度不為零；②合力不為零；③合力與速度方向不共線．(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件：加速度與速度方向不共線．2．物體的運(yùn)動(dòng)與合力的關(guān)系(1)合外力方向與物體的速度方向在同一條直線上時(shí)，物體做加速直線運(yùn)動(dòng)或減速直線運(yùn)動(dòng)．(2)合外力方向與物體的速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)．3．兩個(gè)重要推論(1)合外力方向與速度方向夾角為銳角時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，速率越來(lái)越大；合外力方向與速度方向夾角為直角時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，速率不變；合外力方向與速度方向夾角為鈍角時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，速率越來(lái)越小．