【备课】高中物理教科2019版必修2：1.1 认识曲线运动学案

1．认识曲线运动课标要求1.知道曲线运动的方向，理解曲线运动的性质．2．知道曲线运动的条件，会确定轨迹弯曲方向与受力方向的关系．思维导图必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、曲线运动的速度方向1．曲线运动：物体运动轨迹是________的运动．2．曲线运动的速度方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的________方向．3．曲线运动的性质：曲线运动的速度方向时刻在________，所以曲线运动是一种________运动．[举例]在砂轮上磨刀具时，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮接触点的切线方向飞出；撑开的带着水的伞绕伞柄旋转时，伞面上的水滴沿伞边各点的切线方向飞出．二、物体做曲线运动的条件1．从动力学角度：当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向____________上时，物体就做曲线运动．2．从运动学角度：当加速度的方向与速度方向________________时，物体做曲线运动．[巧记]合外力与轨迹的关系可概括为：无力不拐弯，拐弯必有力；两向夹一线，轨迹在中间；合力指凹侧，曲线向力弯．关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一对曲线运动的理解导学探究以初速度v0抛出一个物体，物体在空中做曲线运动，如图所示，请思考：(1)物体经过A、B、C、D点时的速度方向是怎样的？(2)物体的运动是一种什么性质的运动？归纳总结1.曲线运动的速度(1)质点做曲线运动时，速度方向是时刻改变的，质点在某一时刻(或某一位置)速度的方向与这一时刻质点所在位置处曲线的切线方向相同．(2)物体做曲线运动时，运动方向不断变化，即速度方向一定变化，但速度的大小不一定变化．2．曲线运动的性质及分类(1)性质：曲线运动一定是变速运动，加速度一定不为零，所受合力一定不为零．(2)分类：典例示范例1如图所示，虚线为飞机在某一平面内飞行的一段轨迹，P是轨迹上的一点．某班同学在该平面内共画出了四种有向线段甲、乙、丙、丁，用来表达飞机经过P点时瞬时速度的方向，则其中正确的是()A.甲B．乙C．丙D．丁素养训练1翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目．如图所示，翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下，过M点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过A、B、C三点．下列说法正确的是()A．过山车做匀速运动B．过山车做变速运动C．过山车受到的合力等于零D．过山车经过A、C两点时的速度方向相同素养训练2(多选)关于曲线运动，下列说法中正确的是()A．曲线运动一定是变速运动B．变速运动一定是曲线运动C．曲线运动可能是匀变速运动D．变加速运动一定是曲线运动【思维方法】(1)曲线运动可能是匀变速运动(a恒定)，也可能是非匀变速运动；(2)变速运动不一定是曲线运动；(3)曲线运动中位移的大小小于路程．探究点二物体做曲线运动的条件导学探究如图所示，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刻度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直线的旁边．(1)图甲中小铁球在水平桌面上做什么运动，小铁球的速度方向与磁铁的吸引力方向有什么关系？(2)图乙中小铁球在水平桌面上做什么运动，小铁球的速度方向与磁铁的吸引力方向有什么关系？归纳总结1.物体做曲线运动的条件：物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上．做曲线运动的物体所受合力一定不为零，但合力可能是变力也可能是恒力．2．合力与轨迹的关系：物体做曲线运动时，其轨迹总是偏向合力所指的一侧，也可以说运动轨迹总是夹在合力方向与速度方向之间且与速度方向相切．3．力和常见运动模型的关系比较内容运动分类F合av位移大小与路程关系F(a)方向与v方向模型匀速直线运动F合＝0a＝0恒定相等——匀变速直线运动F合≠0恒定a≠0恒定均匀变化根据是否为单方向运动判断同向：匀加速直线运动；反向：匀减速直线运动汽车的启动、刹车等匀变速曲线运动F合≠0恒定a≠0恒定均匀变化位移大小小于路程不在同一直线上平抛运动(后续学习)非匀变速曲线运动F合≠0不恒定a≠0不恒定非均匀变化位移大小小于路程不在同一直线上圆周运动(后续学习)典例示范例2如图所示，一辆汽车在公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增大．下面四幅图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为可能正确的是()素养训练3在光滑水平桌面上，滑块以速度v0向右做匀速直线运动，从某时刻开始，在水平面内受到一个与速度v0方向垂直的恒力F作用，如图所示．此后滑块的运动轨迹可能是()A．直线OPB．曲线OQC．直线OMD．曲线ON素养训练4如图所示，一同学在表演投篮球活动．经观察自篮球投出后在空中飞行过程中，若不计空气阻力，篮球的运动将是()A．曲线运动，加速度大小和方向均改变，是变加速曲线运动B．曲线运动，加速度方向不变，大小改变，是匀变速曲线运动C．曲线运动，加速度大小和方向均不变，是匀变速曲线运动D．曲线运动，加速度大小和方向均不变，是变加速曲线运动【思维方法】物体受力情况与速度变化的关系：如图甲所示，当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角α为锐角时，合外力沿着垂直速度方向的分力F2改变速度的方向，沿着速度方向的分量F1使物体沿着切线方向加速，物体做加速曲线运动；如图乙所示，当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角α′为钝角时，合外力沿着垂直速度方向的分力F′2改变速度的方向，沿着速度反方向的分量F′1使物体沿着切线方向减速，物体做减速曲线运动；当物体受到的合外力方向与速度方向垂直时，合力只改变速度方向，不改变速度大小．随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1．在第23届冬奥会闭幕式上“北京八分钟”的表演中，轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹(如图所示)．在此过程中轮滑演员的()A．速度始终保持不变B．运动状态始终保持不变C．速度方向沿曲线上各点的切线方向D．所受合力方向始终与速度方向一致2．如图所示，小钢球以初速度v0在光滑水平面上运动，受到磁铁的侧向作用而沿图示的曲线运动到D点，由此可知()A．磁铁在A处，靠近小钢球的一定是N极B．磁铁在B处，靠近小钢球的一定是S极C．磁铁在C处，靠近小钢球的一定是N极D．磁铁在B处，靠近小钢球的磁极极性无法确定3．关于曲线运动，下列说法中正确的是()A．做曲线运动的物体，加速度可能为零B．物体的运动状态发生改变，其运动轨迹可能是直线，也可能是曲线C．做曲线运动的物体，其加速度方向与速度方向可能一致D．做曲线运动的物体，其所受的合外力可能为零4．下列几种说法正确的是()A．物体受到变力作用，一定做曲线运动B．物体受到恒力作用，一定做直线运动C．物体所受的合力方向与速度方向不在同一直线上时，一定做曲线运动D．如果合力方向与速度方向在同一直线上，则物体的速度方向肯定不会改变，只是速度大小发生变化5．(多选)篮球无转动加速下落时轨迹如图甲所示，若在篮球释放瞬间给它一个转动速度，轨迹如图乙所示，引起轨迹乙的原因称为马格努斯效应，马格努斯效应在球类运动项目中非常普遍．已知P为甲轨迹上一点，Q为乙轨迹上一点．根据轨迹下列判断正确的是()A．篮球在P点受到空气给它的力不可能水平向左B．篮球在P点受到空气给它的力可能大于篮球重力C．篮球在Q点受到空气给它的力可能水平向左D．篮球在Q点受到空气给它的力可能斜向右上1．认识曲线运动必备知识·自主学习一、1．曲线2．切线3．变化变速二、1．不在同一直线2．不在同一直线上关键能力·合作探究探究点一【导学探究】提示：(1)物体经过A、B、C、D各点的速度方向分别为轨迹上各点的切线方向；(2)由于速度方向时刻在变化，物体做变速运动．【典例示范】例1解析：做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，则飞机经过P点时瞬时速度的方向为丙所示，C正确．答案：C素养训练1解析：过山车的速度方向沿轨道的切线方向，速度方向时刻在变化，速度是矢量，所以速度是变化的，A错误，B正确；过山车的速度不断变化，加速度不为零，由牛顿第二定律知，其合力不为零，C错误；经过A、C两点时速度方向不同，速度不同，D错误．答案：B素养训练2解析：曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向，一定是变化的，所以曲线运动一定是变速运动，A正确；变速运动可能是速度的方向不变而大小变化，则可能是直线运动，B错误；当物体受到的合力是大小、方向不变的恒力时，物体做匀变速运动，但力的方向可能与速度方向不在一条直线上，这时物体做匀变速曲线运动，C正确；做变加速运动的物体受到的合力可能大小不断变化，但方向始终与速度方向在一条直线上，这时物体做变加速直线运动，D错误．答案：AC探究点二【导学探究】提示：(1)图甲中小铁球做直线运动，小铁球的速度方向与磁铁的吸引力方向在同一直线上．(2)图乙中小铁球做曲线运动，小铁球的速度方向与磁铁的吸引力方向不在同一直线上．【典例示范】例2解析：汽车从M运动到N做曲线运动，合力必指向轨迹的凹侧，又因为汽车加速运动，汽车所受合力与速度的方向的夹角应小于90°，故只有选项B正确．答案：B素养训练3解析：滑块受到一个与速度v0方向垂直的恒力F作用，则滑块将做曲线运动，轨迹向F方向弯曲，即滑块将沿着曲线ON运动，D正确．答案：D素养训练4解析：篮球投出后在空中只受重力，故加速度为重力加速度，大小、方向均不变，由图可知，初速度和重力加速度不在同一条直线上，篮球做曲线运动，综上可知篮球做匀变速曲线运动，故C正确，A、B、D错误．答案：C随堂演练·自主检测1．解析：轮滑演员做曲线运动，运动状态不断变化，是改变的，在某点的速度方向改变，速度不断变化，A、B错误；做曲线运动的物体速度方向沿曲线上各点的切线方向，C正确；轮滑演员所受合力方向始终与速度方向不在一条直线上，D错误．答案：C2．解析：小钢球受磁铁的吸引而做曲线运动，运动方向只会向所受吸引力的方向偏转，因而磁铁位置只可能在B处，不可能在A处或C处．又磁铁的N极或S极对小钢球都有吸引力，故靠近小钢球的磁极极性无法确定，D正确．答案：D3．解析：做曲线运动的物体，其速度方向时刻变化，加速度一定不为零，根据牛顿第二定律可知物体所受的合外力一定不为零，A、D均错误；物体的运动状态改变，则速度改变，若速度大小改变而方向不变，物体做直线运动；若速度方向时刻改变，物体做曲线运动，B正确；做曲线运动的物体，其加速度方向与速度方向一定不共线，故C错误．答案：B4．解析：物体受到变力作用，不一定做曲线运动，例如小球可在弹簧弹力作用下做直线运动，A错误；物体受到恒力作用，不一定做