新教材2023高中物理第五章抛体运动5.1曲线运动课件新人教版必修第二册

第五章抛体运动学习目标1.通过观察生活中的曲线运动和实验现象,知道做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向,发展对速度矢量性的认识,从而知道曲线运动是变速运动.培养观察能力和分析总结能力,体会用极限思想从理论角度分析曲线运动的速度方向.2.通过观察实验现象,运用牛顿第二定律进行科学推理,得出物体做曲线运动的条件,会根据运动轨迹判断做曲线运动的物体所受合力或加速度的大致方向,深化对力与运动关系的认识.1曲线运动知识点一曲线运动的速度方向1.如图所示,抛出的标枪、公转的地球,它们运动的轨迹都是曲线.我们把轨迹是曲线的运动称为

.曲线运动2.曲线运动的速度方向.(1)切线:如下图所示,当B点非常非常接近A点时,这条割线就叫作曲线A点的切线.(2)曲线运动的速度方向:做曲线运动的质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的

方向.(3)在曲线运动中,速度的方向是变化的,所以曲线运动是

.运动.变速切线知识点二物体做曲线运动的条件1.在某一高度h,水平抛出一物体,物体做直线运动还是做曲线运动?忽略空气阻力,在运动过程中,物体受什么力?物体的受力方向与物体运动方向有什么关系?

答案:水平抛出的物体做曲线运动.在下落过程中,物体受到重力的作用.重力的方向竖直向下,运动的方向斜向下,二者的方向不在同一直线上.2.动力学角度:物体所受合力的方向与它的速度方向

时,物体做曲线运动.3.运动学角度:物体加速度的方向与它的速度方向

时,物体做曲线运动.不在同一直线上不在同一直线上1.曲线运动一定是变速运动.(

)2.物体做曲线运动时,合力一定是变力.(

)3.质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向.(

)4.曲线运动中速度的大小不断发生变化,速度的方向不变.(

)5.做曲线运动的物体,有可能处于平衡状态.(

)6.做曲线运动的物体,所受的合力的方向有可能与速度方向在一条直线上.(

)

√√××××小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打“×”).探究一曲线运动的速度方向问题情境如图所示,某同学做观察做曲线运动的物体的速度方向的实验:在水平桌面上放一张白纸,白纸上摆一条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道,使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的C端滚入.1.钢球分别从出口A、B离开后会各自在白纸上留下一条运动的印迹,如图中虚线所示,钢球在A、B位置时的速度方向如何?请在图中画出来.答案:钢球在A、B位置的速度方向分别沿轨道在A、B的切线方向,如图所示.2.除以上实验方法外,你能否从理论角度分析曲线运动的速度方向?答案:能.假设下图中的曲线是某一质点的运动轨迹.若质点在一段时间内从B点运动到A点,则质点的平均速度的方向由B点指向A点.当B点越来越靠近A点时,质点的平均速度方向将越来越接近A点的切线方向.当B点与A点的距离接近0时,质点在A点的速度方向沿过A点的切线方向.过程建构曲线运动的速度特点.(1)速度方向总是沿切线方向.曲线运动中质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向,就是质点从该时刻(或该位置)脱离曲线后自由运动的方向,也就是曲线上这一点的切线方向.

(2)速度时刻改变.速度是矢量,既有大小,又有方向.质点做曲线运动,速度的方向时刻发生变化,因此曲线运动一定是变速运动.【典例1】如图所示的曲线为某同学抛出的铅球的运动轨迹(铅球视为质点),A、B、C为曲线上的三点.铅球在B点的速度方向是(

)A.由A指向B

B.由B指向DC.由B指向C

D.由B指向E解析:物体做曲线运动的速度方向为运动轨迹上经过该点的切线方向,题图中铅球实际沿曲线ABC运动,故它在B点的速度方向应为由B指向D,选项B正确.答案:B【变式】(多选)关于曲线运动,下列说法正确的是(

)A.曲线运动是一种变速运动B.做曲线运动的物体所受合力一定不为0C.做曲线运动的物体所受合力一定是变化的D.曲线运动不可能是一种匀变速运动解析:曲线运动中速度方向时刻在改变,故曲线运动是变速运动,选项A正确;做曲线运动的物体所受合力一定不为0,当做曲线运动的物体所受合力不变时,物体做匀变速曲线运动,选项B正确,选项C、D错误.答案:AB探究二物体做曲线运动的条件问题情境如图所示,在光滑水平桌面上放一斜面,一钢球从斜面上无初速度滚下.甲乙丙1.如图甲所示,钢球滚至光滑水平桌面后将做什么运动?为什么?答案:钢球滚至光滑水平桌面后将做匀速直线运动.因为钢球在光滑水平桌面上仅受重力和支持力,它们是一对平衡力.2.如图乙所示,在钢球运动路线的正前方放一块磁体,钢球将做什么运动?为什么?答案:钢球将做加速直线运动.因为钢球在竖直方向上受重力和支持力,它们是一对平衡力,在水平方向上受磁体的吸引力,此力的方向与运动方向相同.3.如图丙所示,在钢球运动路线的旁边放一块磁体,钢球将做什么运动?合力的方向和运动方向以及轨迹弯曲情况之间存在着怎样的关系?答案:钢球将做曲线运动.钢球所受合力等于钢球所受磁体的吸引力,合力方向和运动方向不在一条直线上且合力方向指向轨迹弯曲的凹侧.4.你能结合以上探究和生活经验,总结出物体做曲线运动的条件吗?答案:当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.过程建构1.物体做曲线运动的条件.(1)动力学条件:合力的方向与速度方向不在同一条直线上.这包含三个方面的内容:①初速度不为0;②合力不为0;③合力与速度方向不共线.(2)运动学条件:加速度的方向与速度方向不在同一条直线上.2.曲线运动的两个重要规律.(1)合力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动,速率越来越大;合力方向与速度方向的夹角为直角时,物体做曲线运动,速率不变;合力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动,速率越来越小.(2)物体做曲线运动时,物体的运动轨迹应夹在速度方向与合力方向之间,物体所受合力的方向指向运动轨迹的凹侧.【典例2】下列四幅图中,能正确反映做曲线运动的物体的运动轨迹、速度v和所受合力F关系的是(

)ABCD解析:题A图中速度的方向不沿曲线的切线方向,故选项A错误;题B图中速度的方向沿曲线的切线方向,合力F指向曲线的凹侧,故选项B正确;题C图中速度的方向沿曲线的切线方向,但合力的方向指向曲线弯曲的凸侧,这是不可能的,故选项C错误;题D图中速度的方向不沿曲线的切线方向,合力的方向没有指向轨迹的凹侧,故选项D错误.答案:B【变式】质点在某一平面内沿曲线由P运动到Q,如果用v、a、F分别表示质点运动过程中的速度、加速度和受到的合力,则下列选项可能正确的是(

)ABCD解析:质点做曲线运动时,速度方向是曲线上这一点的切线方向,质点所受合力和加速度的方向指向运动轨迹的凹侧,选项A、B、C错误,选项D正确.答案:D课堂评价1.(多选)如图所示,一摩托车在水平路面上做曲线运动,下列说法正确的是(

)A.摩托车的速度方向沿轨迹曲线的切线方向B.摩托车运动的加速度可能为0C.摩托车的速度一定变化D.摩托车所受的合力为0答案:AC2.一个物体做曲线运动,在某时刻物体的速度v和合力F的方向可能正确的是 (

)ABCD答案:A3.如果自行车轮子没有挡泥板,当轮子上附着的泥巴因车轮快速转动而被甩落时,如果不考虑空气阻力的作用,下列说法正确的是(

)A.泥巴在最初一段时间内,将做匀速直线运动B.任何情况下被甩落,泥巴都做曲线运动C.泥巴离开轮子时的速度方向没有任何规律可循D.泥巴做曲线运动的条件是所受重力与它的速度方向不在同一直线上解析:泥巴在离开轮子的瞬间,若速度的方向竖直向上或竖直向下,则速度的方向与重力的方向相反或相同,泥巴将做直线运动,在其余的情况下泥巴速度的方向与重力的方向不在同一条直线上,所以泥巴将做曲线运动,故选项A、B错误,选项D正确;泥巴离开轮子时的速度方向(相对于自行车)与轮子上这一点的切线的方向是相同的,故选项C错误.答案:D4.(2022·广东珠海)关于曲线运动,下列说法正确的是()A.做曲线运动的物体,某时刻的加速度可能为0B.做曲线运动的物体,某时刻的加速度方向可能与速度方向相同C.做曲线运动的物体,某时刻的加速度方向可能与速度方向相反D.做曲线运动的物体,某时刻的加速度方向可能与速度方向垂直解析:曲线运动的条件是合力与速度方向不在同一直线上,根据牛顿第二定律可知,加速度与合力方向相同,故曲线运动中速度与加速度的