物理人教版必修2：第五章1.曲线运动.ppt

第五章,曲线运动,1曲线运动,1运动轨迹是_的运动，称为曲线运动在曲线运 动中，质点在某一点(或某一时刻)的速度方向就是曲线在这一 点的_方向曲线运动中速度方向是时刻改变的，所以,曲线运动是一种_运动,曲线,切线,变速,2曲线运动的位移：如图 511 所示，做曲线运动的物,l,体从 O 点运动到 A 点，它的位移是_,图 511,3质点做曲线运动时，质点的路程总是_位移的大 小；受到的合外力和速度一定不为_ ，合外力方向指向,_,大于,零,曲线内侧,分运动,4分运动和合运动：一个物体同时参与几个运动，参与的 这几个运动都属于_，而物体的实际运动就是合运动 (1)同一条直线上的两个分运动的合成：同向相_，反,向相_,结合,抵消,平行四边形定则,(2)不在同一条直线上的两个分运动合成时，遵循 _,5做曲线运动的物体，在运动过程中，一定变化的物理量,是(,B,) A速率 C合外力,B速度 D加速度,解析：曲线运动的速度大小可能不变，所以速率可能不变， A 错误；而速度的方向一定随时改变，所以速度一定改变，B 正确；曲线运动可能是匀变速运动，所以合外力可能不变，由 牛顿第二定律知，加速度也可能不变，C、D 错误,6(双选)关于运动的合成与分解，下列说法正确的是( A由两个分运动求合运动，合运动不是唯一确定的,),B由合运动分解为两个分运动，可以有不同的分解方法 C物体做曲线运动时，才能将这个运动分解为两个分运动 D任何形式的运动，都可以用几个分运动来代替 解析：如果分运动确定了，合运动也是唯一确定的，A 错误； 合运动分解为两个分运动时，可以根据运动的实际效果分解或正 交分解，B 正确；任何形式的运动，可以用两个或两个以上的分 运动来代替，只要分运动与合运动的运动效果一致就可以了，C 错误、D 正确,BD,知识点1,曲线运动及其速度方向,生活中大部分的运动都是曲线运动，如图512 甲中绚 丽的曲线就是汽车行驶时，其车灯在相机里经过长时间曝光留 下的“路径”那么曲线运动有什么特点呢？,图512,讨论：,曲线,小于,(1)曲线运动的轨迹是_，其位移大小始终_ 路程 (2)图乙中雨点沿雨伞边缘的_方向飞出，图丙中泥,浆沿车轮边缘的_方向飞出,切线,切线,(3)根据牛顿第一定律，雨点离开雨伞后，泥浆离开车轮后， 不再受到力的作用，由于_会保持脱离曲线时的速度做,_运动,惯性,匀速直线,(4)质点做曲线运动时，速度方向是时刻改变的，任一时刻 (或任一位置)的瞬时速度方向与这一时刻质点所在位置处的曲 线切线方向一致，并指向质点运动的方向曲线运动中质点在 某点的瞬时速度方向，就是质点从该点脱离曲线后自由运动的,方向，也就是曲线上这一点的_方向,切线,1曲线运动：,(1)定义：运动轨迹是曲线的运动,(2)位移：由物体运动的起始点指向到达位置的有向线段,位移的大小总小于物体运动的路程,2曲线运动的速度方向：,(1)运动方向：质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向，,就是曲线在这一点的切线方向,(2)理解：,切线方向和物体的运动趋向(轨迹的延伸方向)相对应,如图 513 所示,图 513,做曲线运动的物体的速度方向(即轨迹上各点的切线方 向)时刻都在变化，故曲线运动一定是变速运动,做曲线运动的物体一定具有加速度,，即做曲线运,动的物体所受的合外力一定不为零，若合外力恒定则为匀变速 曲线运动,3曲线运动的特点：,(1)曲线运动一定是变速运动，但不一定是匀变速运动 (2)曲线运动的速度大小不一定变化，但速度方向一定变,化,(3)曲线运动一定具有加速度，一定受到合外力的作用 (4)变速运动可能是直线运动，也可能是曲线运动；加速度,恒定的匀变速运动也可能是曲线运动,【例1】(双选)一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段,时间内(,),A速度方向一定在不断地改变，加速度可以为零 B速度方向一定在不断地改变，加速度不可以为零 C速度大小可以不变，加速度可以为零 D速度大小可以不变，加速度不可以为零 解析：由于物体做曲线运动，则速度方向一定变化，也就 是速度一定发生变化，但速度的大小不一定发生变化，故物体 必有加速度，由此可知 B、D 正确 答案：BD,【触类旁通】,1(双选)关于曲线运动的速度，下列说法正确的是(,),A速度的大小与方向都在时刻变化,CD,B速度的大小不断发生变化，速度的方向不一定发生变化 C速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化 D质点在某一点的速度方向就是轨迹上该点的切线方向 解析：做曲线运动的物体，速度的大小可以不发生变化， 但速度的方向一定会发生变化，故 A、B 错误，C 正确；质点 在某一点的速度方向就是轨迹上该点的切线方向，D 正确,知识点2,速度的合成与分解,如图514 所示为某战斗机飞行时投弹的情景显然投 出的弹头的运动看起来是直线运动，这其实是弹头在竖直方向 上的分运动 如图 515 所示，是个耍猴杂技，猴子沿直杆由A 向B 匀速向上爬，向上爬行的速度为0.3 m/s，同时人用头顶着直杆 水平匀速移动，移动的速度为0.4 m/s，已知在 10 s 内，猴子由 A 运动到 B，而人由甲位置运动到了乙位置,图 514,图 515,讨论：,分,水平,竖直,(1)一个物体的合运动，即实际运动可以分解为几个_运 动来描述 (2) 猴子的实际运动可以分解成与人匀速移动一样的 _方向的分运动和沿杆匀速爬行的_方向的分运 动，这两个分运动互相垂直,(3)猴子在水平方向上的位移，与人在水平方向上的位移相 同，是_，而竖直方向的位移为_，从图 51 5 中看，这两个位移所构成的平行四边形的对角线刚好就是猴,子的实际总位移，为_,4 m,3 m,5 m,(4)猴子在水平方向的速度与人在水平方向的速度都一样， 为 0.4 m/s，而在竖直方向的速度为 0.3 m/s，从图 515 中看， 这两个速度所构成的平行四边形的对角线刚好就是猴子的实际,总速度，为_,0.5 m/s,(5)猴子运动的分位移、分速度的合成都遵从矢量的合成法,则，即_定则,平行四边形,1合运动与分运动：,如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动,称为合运动，参与的运动称为分运动,2合运动与分运动的关系：,(1)独立性：分运动之间互不相干，互不影响,(2)等时性：各个分运动及其合运动同时发生，同时结束 (3)等效性：各个分运动叠加起来的效果与合运动相同，合 运动与分运动是等效替代关系，同一运动中不能重复考虑 (4)同一性：合运动与分运动必须是同一物体，相对同一个,参考系来描述,3运动的合成与分解：,已知分运动求合运动，叫做运动的合成；已知合运动求分,运动，叫做运动的分解,(1)运动的分解是运动的合成的逆过程,(2)分解方法：根据运动的实际效果分解或正交分解 4运算法则：,运动的合成与分解是指位移、速度、加速度矢量的合成与 分解，必须按实际情况进行，遵从平行四边形定则,(1)两个分运动在同一直线上时，同向相结合，反向相抵消 (2)两个分运动不在同一直线上时，按照平行四边形定则或,三角形法则进行合成,5运动分解的原则：,(1)等效性原则：两个分运动的效果与合运动的实际效果，,完全等效，可以互相替代,(2)符合实际的原则：根据分运动的实际效果将合运动分,解,(3)解题方便的原则：根据解题的需要按具体情况进行分,解,【例 2】一艘小船在 100 m 宽的河中横渡到对岸，已知水 流速度 v13 m/s，小船在静水中的速度 v24 m/s.问： (1)欲使船渡河时间最短，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：(1)欲使船渡河时间最短，船头的方向应该垂直于河岸， 如图 516 所示,船经过的位移大小,图516,图 517,(2)船渡河的最短位移即为河宽，船的合速度的方向应垂直 于河岸，如图 517 所示,规律延伸：当v1v2 时，求船渡河的最小位移此时船不能 垂直渡河，设船头的指向与合速度成角，合速度与水流方向成 角，如图518 所示显然越大位移越小，以v2 的末端为圆心， 以v1 的大小为半径作圆，显然当90时，位移最小，即当船头,的指向和实际运动方向垂直时，渡河位移最小，为s,图518,【触类旁通】,2关于运动的合成，下列说法正确的是(,),C,A合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B两个直线运动的合运动一定是直线运动 C两个分运动的时间一定与合运动的时间相等 D合运动的加速度一定比每个分运动的加速度大,3(2012年佛山高一期末)宽为d 的一条河，越靠近河中心 水的流速越大，小船在静水中的速度为 v0，渡河时船头垂直河,),C,岸，则下列说法错误的是( d A渡河时间为 v0,B用此种方式渡河，所用的时间最短 C小船渡河的轨迹为直线 D小船到达河中心时速度最大,4(双选，2012 年中山高一期末)当船速大于水速时，下列,关于渡船的说法正确的是(,),BD,A船头方向斜向上游，渡河时间最短 B船头方向垂直河岸，渡河时间最短 C当水流速度变大时，渡河的最短时间变长 D当水流速度变化时，渡河的最短时间不变,知识点3,曲线运动的条件,如图519 所示，将圆弧形滑轨放在铺了一层白纸的平 滑桌面上，使其底端与桌面相切，让小铁球从圆弧形滑轨滚下 以获得一定的初速度为便于观察，在离开滑轨处沿小铁球运 动方向用直尺在白纸上画一直线 图 519,讨论：,水平向左,水平向左,直线,(1)图甲中，小铁球从滑轨滚下时，速度方向_， 由于磁铁对小铁球的吸引，小铁球在桌面上受到的合外力方向 _，初速度方向和合外力方向在同一_上，小铁球,在桌面上做加速直线运动,水平向左,指向磁铁,(2)图乙中，小铁球从滑轨滚下时，速度方向_，由 于磁铁对小铁球的吸引，小铁球在桌面上受到的合外力方向 _，初速度方向和合外力方向_同一直线上，小铁,球在桌面上做_运动,曲线,合外力,初速度,(3)当物体所受的_方向与_方向在同一直线 上时，物体做直线运动，不在同一直线上时，物体做曲线运动,不在,1物体做曲线运动的条件：,(1)条件：当物体受到的合外力与其运动方向不共线时，物体 将做曲线运动，与其受到的合外力大小及合外力是否变化无关,(2)合外力的作用效果：研究曲线运动时，可将物体所受的 合外力沿速度方向(切线)和垂直速度的方向(法线)进行分解如 图 5110 所示，切线方向上的分力 F1 将产生切向加速度， 其作用是改变速度的大小，而垂直速度方向上的分力 F2 将产生 法向(向心)加速度，其作用是改变速度的方向,图 5110,图 5111,(3)合外力与轨迹的关系：物体在做曲线运动时，它所受的 合外力总是指向运动轨迹曲线的凹侧，物体的加速度也指向该 曲线的凹侧，也就是说运动轨迹向合外力的方向偏转，即物体 的运动轨迹夹在速度矢量与合外力矢量之间，如图 5111 所 示,2质点运动性质的判断：,(1)a(或 F)跟 v 在同一直线上时物体做直线运动：a 恒定时,做匀变速直线运动；a 变化时做变加速直线运动,(2)a(或 F)跟 v 不在同一直线上时物体做曲线运动：a 恒定,时做匀变速曲线运动；a 变化时做变加速曲线运动,3判断两个互成角度的直线运动的合运动：,(1)两个分运动是匀速直线运动，则合运动是匀速直线运动 (2)有加速度时，加速度恒定，为匀变速运动；加速度变化，,为变加速运动,v、a 同向，物体做匀加速直线运动；v、a 反向，物体做,匀减速直线运动,v、a 成角度，物体做变速曲线运动(轨迹在 v、a 之间， 和速度 v 的方向相切，逐渐向 a 的方向接近，但不可能达到， 如图 5112 所示),图 5112,【例 3】质点在力 F1、F2、F3 的作用下做匀速直线运动,),若突然撤去 F1，则该质点( A可能做曲线运动,B可能做匀速直线运动,C一定做匀变速直线运动,D一定做变速曲线运动,解析：由题意可知，F1、F2、F3 的合外力为零当撤去 F1 后，质点受到的合外力与 F1 方向相反、大小相等因而质点所 受的合外力恒定，当 F1 的方向与v 的方向在同一直线上时，物 体做匀变速直线运动；当 F1 的方向与 v 的方向不在同一直线上 时，质点做匀变速曲线运动故 A 正确 答案：A,【触类旁通】,5(双选)下列说法正确的是(,),CD,A物体在恒力作用下不可能做曲线运动 B物体在变力作用下不可能做直线运动 C物体在变力或恒力作用下都有可能做曲线运动 D物体在变力或恒力作用下都有可能做直线运动 解析：合外力方向与速度方向在同一直线上时，物体做直线 运动，合外力恒定，物体做匀变速直线运动，合外力变化，物体 做非匀变速直线运动；反之，合外力方向与速度方向不在同一直 线上时，物体做曲线运动，合外力可以恒定，也可以变化,6若已知物体运动的初速度 v0的方向及它受到的恒定合 外力 F 的方向，下列图中 a、b、c、d 分别表示物体运动的轨迹，,其中正确的是(,),B,解析：物体在做曲线运动时，它所受的合外力总是指向物 体运动轨迹的凹侧，且它的运动轨迹夹在速度矢量与合外力矢 量之间,连带问题的速度分解,1主要是指由绳子、杆端所连接的运动问题，易错的地方是,分不清哪个是合运动哪个是分运动,2解题方法：,(1)找合速度：连接点(包括绳端、杆端或其端点所连接的物体),的实际运动才是合运动,注意：沿绳或杆方向的运动一般不是合运动，只有它们与实,际运动方向相同时才是合运动,(2)分解速度：将