曲线运动 学案word版 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

1、 第12页 /共12页 必修2 5.1曲线运动【课堂回顾】1.下面两幅图中篮球和过山车的运动轨迹都是曲线。它们的速度方向 （“是”或“否”）发生变化? 2.如图所示,桌面上运动的小铁球在磁铁的引力作用下做曲线运动；人造卫星在地球引力作用下做曲线运动。请思考:小球做曲线运动时,受到的吸引力与轨迹弯曲的方向有什么关系?即：小球做曲线运动时,受到的吸引力方向与速度方向 （“在”或“不在”）同一直线上,吸引力指向小球弯曲轨迹的 （“内”或“外”）侧(即小球速度方向逐渐 （“偏向”或“远离”）力的方向)。知识点1 曲线运动的速度方向1.切线:如图所示,当B点非常非常A点时,这条就叫作曲线在A点的切线。2

2、.速度方向:质点在某一点的速度方向,沿在这一点的方向。3.运动性质:曲线运动是运动。知识点2 物体做曲线运动的条件1.动力学角度:当物体所受合力的方向与它的速度方向 时,物体做曲线运动。2.运动学角度:当物体的加速度方向与它的速度方向 时,物体做曲线运动。1.如图为在弯道上高速行驶的赛车,判断下列说法是否正确。(1)赛车做曲线运动时,合力一定是变力。( )(2)赛车做曲线运动时,合力一定不为零。( )(3)赛车做曲线运动时,加速度一定不为零。( )2.做曲线运动的物体的位移大小可能与路程相等。( )3.曲线运动一定是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动。( )要点1曲线运动的理解如图甲所示,在

3、泥泞的道路上骑摩托车时,车轮溅起的泥浆沿什么方向飞出?如图乙所示,转动雨伞,伞边缘的雨滴离开伞面时沿什么方向飞出? 甲 乙1.曲线运动的速度方向为沿轨迹曲线的切线方向。2.曲线运动一定是变速运动,但是变速运动不一定是曲线运动。3.曲线运动性质的两种判断方法(1)看物体所受的合外力:若物体所受的合外力为恒力,则它做匀变速曲线运动；若物体所受的合外力为变力,则它做非匀变速曲线运动。(2)看物体的加速度:若物体的加速度不变,则它做匀变速曲线运动;若物体的加速度变化,则它做非匀变速曲线运动。【典型例题】1.如图所示的陀螺是民间的娱乐工具,也是我们很多人小时候喜欢玩的玩具。从上往下看(俯视),若陀螺立在

4、某一点顺时针匀速转动,此时向陀螺上滴墨水,则被甩出的墨水径迹可能是图中的哪一个 ( ) 2.如图所示为一选手骑摩托车在空中运动的频闪照片。若选手和摩托车可视为一质点,图中虚线为其运动轨迹,则选手和摩托车经过P点时的速度方向 ( )A.沿轨迹切线方向 B.水平向左 C.竖直向上 D.竖直向下3.如图所示是我国著名网球运动员李娜的精彩比赛瞬间,如果网球离开球拍后,沿图中虚线做曲线运动,则图中能正确表示网球在相应点速度方向的是( )A.v1 B.v2C.v3D.v4要点2曲线运动的动力学特点1.如图所示,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,让钢球从圆弧形滑轨滚下获得一定的初

5、速度。为便于观察,在离开滑轨处沿钢球运动方向用直尺在白纸上画一直线。图甲中将条形磁铁沿直线放置；图乙中将条形磁铁放在钢球运动路线的旁边。(1)图甲中钢球从滑轨上滚下时,观察钢球做什么运动,钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系?(2)图乙中钢球从滑轨上滚下时,观察钢球做什么运动,钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系?1.物体做曲线运动的条件(1)动力学条件:合力与速度方向不共线是物体做曲线运动的充要条件,这包含三个方面的内容：速度不为零；合力不为零；合力与速度方向不共线。(2)运动学条件:加速度与速度方向不共线。2.物体的运动与合力的关系合力与运动轨迹的关系无力不拐弯,拐弯必有力

6、。曲线运动的轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间,而且向合力的方向弯曲,即合力指向轨迹的内侧。(如图所示,不考虑空气阻力时,水平抛出的物体的受力方向和速度方向)物体运动时其轨迹总偏向合力所指的一侧,或者说合力总指向运动轨迹的凹侧。特别提醒：对曲线运动中轨迹规律的进一步理解(1)具有一定初速度的物体在恒力的作用下做曲线运动时,物体的末速度越来越接近力的方向,但不会与力的方向相同；(2)物体的运动轨迹与初速度和合力两个因素有关,轨迹在合力与速度所夹区域之间且与速度相切。【典型例题】1.肩扛式反坦克导弹发射后,喷射气体产生推力F,一段时间内导弹在竖直面内沿下列图中虚线向前运动,其中导弹飞行轨迹可能正确

7、的是()2.关于曲线运动,下列说法中正确的是()A.做曲线运动的物体,在一段时间内运动的路程可能为零B.曲线运动一定是匀速运动C.在平衡力作用下,物体可以做曲线运动D.在恒力作用下,物体可以做曲线运动3.老鹰在天空中飞翔,图中虚线表示老鹰在竖直平面内飞行的轨迹,关于老鹰在图示位置时的速度v及其所受合力F的方向可能正确的()规律与方法总结：判断曲线运动轨迹时应注意的问题(1)与运动轨迹相切的方向为速度方向,不是力的方向；(2)看物体运动轨迹的弯曲情况,物体所受合力的方向指向运动轨迹的凹侧；(3)轨迹曲线夹在合力与轨迹切线(即速度方向)之间。4.(多选)质量为m的物体,在F1、F2、F3三个共点力

8、的作用下做匀速直线运动,保持F1、F2不变,仅将F3的方向改变90(大小不变)。物体可能做( )A.加速度大小为F3/m的匀变速直线运动B.加速度大小为的匀变速直线运动C.加速度大小为的匀变速曲线运动D.匀速直线运动5.一质量为m的物体在光滑水平面上以速度v匀速运动,某时刻受到一恒力F作用(Fmg),下列情况中物体做曲线运动的是(A、B为侧视图,C、D为俯视图)()6.(多选)在光滑水平面上有一质量为2 kg的物体,在几个共点力作用下做匀速直线运动。现突然将与速度方向相反的2 N的力水平旋转90,则关于物体运动情况的叙述正确的是()A.物体做速度大小不变的曲线运动B.物体做加速度大小为m/s2

9、的匀变速曲线运动C.物体做速度越来越大的曲线运动D.物体做非匀变速曲线运动,其速度越来越大规律方法判断物体运动情况和性质的方法(1)判断物体做曲线运动还是直线运动的方法F合(或a)与v在一条直线上直线运动；F合(或a)与v不在一条直线上曲线运动。(2)判断物体做变速运动还是匀速运动的方法F合(或a)为0匀速运动；F合(或a)恒定匀变速运动；F合(或a)变化非匀变速运动。拓展：弧旋球,又称弧线球、香蕉球,是足球运动中的技术名词,指运动员运用脚法,踢出球后使球在空中向前沿弧线运行的踢球技术。弧线球常用于攻方在对方禁区附近获得直接任意球时,利用其弧线运行状态,避开人墙直接射门得分。 我们分析其形成原

10、因。三个图中的线代表的是空气流动的情形。图1代表足球在没有旋转时水平运动的情形,当足球向前运动,空气就相对于足球向后运动。图2代表足球只旋转而没有水平运动的情形,当足球旋转时,四周的空气会被足球带动,形成旋风式的流动。图3代表水平运动和旋转两种运动同时存在的情形,也就是“香蕉球”的情形。这时候,足球右面空气流动的速度较左面大。根据流体力学的伯努利方程可知,流体速度较大的地方气压会较低,因此足球右面的气压较左面低,产生了一个向右的力。结果足球一面向前走,一面承受一个把它推向右的力,造成了弧旋球。1.在一场足球比赛中,某球员踢出了一记惊世骇俗的任意球破门。在足球场上罚任意球时,运动员踢出的足球,在

11、行进中绕过“人墙”转弯进入了球门。守门员“望球莫及”,轨迹如图所示。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向,下列说法中正确的是 ()A.合外力的方向与速度方向在一条直线上 B.合外力的方向沿轨迹切线方向,速度方向指向轨迹内侧C.合外力方向指向轨迹内侧,速度方向沿轨迹切线方向D.合外力方向指向轨迹外侧,速度方向沿轨迹切线方向【自主拓展】1.篮球沿优美的弧线穿过篮筐,图中能正确表示篮球在相应点速度方向的是()A.v1B.v2C.v3D.v42.在F1赛事中,若在弯道上高速行驶的赛车车轮脱落,则关于脱落的车轮的运动情况,下列说法中正确的是()A.仍然沿着赛车的弯道行驶B.沿着与弯道切线垂直的方

12、向飞出C.沿着脱落时车轮前进的方向做直线运动,离开弯道D.上述情况都有可能3.对做曲线运动的物体,下列说法正确的是()A.速度方向与合力方向不可能在同一条直线上B.加速度方向与合力方向可能不在同一条直线上C.加速度方向与速度方向有可能在同一条直线上D.合力的方向一定是变化的4.国际田联钻石联赛苏黎世站女子铅球决赛中,中国选手巩立姣以19米60的成绩获得冠军,同时也成为钻石联赛创立至今,第一个收获赛季钻石大奖的中国选手。如图所示的曲线是她抛出的铅球的运动轨迹(铅球可视为质点)。A、B、C为曲线上依次经过的三点,关于铅球在B点的速度方向,下列说法正确的是()A.沿AB方向B.沿BC方向 C.沿BD

13、方向 D.沿BE方向5.如图所示,乒乓球从斜面上滚下,它以一定的速度沿直线运动,在与乒乓球路径相垂直的方向上放一个纸筒(纸筒的直径略大于乒乓球的直径),当乒乓球经过筒口时,对着乒乓球横向吹气,则关于乒乓球的运动,下列说法中正确的是()A.乒乓球将偏离原有的运动路径,但不能进入纸筒B.乒乓球将保持原有的速度方向继续前进C.乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒D.只有用力吹气,乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒6.冬奥会上,某自由滑冰运动员正在滑行,由A到C是其运动轨迹的一部分,如图所示,则关于他通过B点时的速度v的方向和加速度a的方向可能正确的是()7.(多选)如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B

14、,突然使它所受的力方向反向而大小不变,即由F变为-F,若BD为曲线AB上B点的切线,则该物体()A.不可能沿曲线BE运动B.不可能沿直线BD运动C.不可能沿曲线BC运动D.不可能沿原曲线由B返回A8.质点在恒力F的作用下,由O运动到A点的轨迹如图所示,在A点时的速度方向与x轴平行,则恒力F的方向可能沿图示中的()A.F3的方向、F4的方向B.F1的方向、F2的方向C.F1的方向、F3的方向D.F2的方向、F4的方向9.如图所示,内壁光滑的牛顿管抽成真空,现让牛顿管竖直倒立,同时水平向右匀速移动,则管中羽毛的运动轨迹可能是()10.一运动物体经过P点时,其速度v与合力F的方向不在同一直线上,当物体运动到Q点时,突然使合力F的方向与速度方向相同直至物体运动经过M点,若用虚线表示物体的运动轨迹,则下列图中可能正确的是(其中C、D选项中的QM段均是直线)()11.一物体由静止开始自由下落,一小段时间后突然受一恒定水平向右的风力的影响,但着地前一段时间内风力突然停止,则其运动的轨迹可能是()12.如图,一个小球在光滑的水平面上从a点向右匀速运动,运动到b点时突然受到如图所示的恒力F的作用,到达c点后撤去F,继续到d点,下面四个图中给出了小球运动的可能轨迹,其中正确的是(