曲线运动高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

曲线运动汽车在弯曲的引桥上的运动是什么运动？为什么？思考与交流图中的飞机的运动是什么运动？为什么？图中的汽车在盘山公路上的运动是什么运动？为什么？图中弯曲的引桥、烟雾和公路，对于运动物体（汽车、飞机、汽车）来说，它们共同的本质是什么？曲线运动1.定义：运动轨迹为曲线的运动称为曲线运动（Curvilinearmotion）。探究与分析图中小球沿虚线所示的轨迹运动，小球在A、B位置时的速度方向如何？AB图中显示了砂轮打磨金属块时，脱落“火星”的运动轨迹。“火星”在脱落前瞬间的速度方向如何？图中显示了旋转陀螺边沿甩出的红墨水的印迹。墨水在离开陀螺边沿瞬间的速度方向如何？图是从不同（任意）出口处滚出小球留下的轨迹，你能从中归纳得到怎样的结论？讨论下砂轮打磨下来的炽热微粒、飞出去的链球，他们是沿着什么方向运动的？一、曲线运动的速度方向运动员掷链球时，链球在运动员的牵引下做曲线运动，一旦运动员放手，链球即刻飞出。放手的时刻不同，链球飞出的方向也不一样，可见做曲线运动的物体，不同时刻的速度具有不同的方向。所以，在研究曲线运动的速度时，我们首先考虑怎样确定物体在某一时刻的速度方向。刚才说的几个物体的运动轨迹都是圆，我们总结曲线运动的方向沿着切线方向，但对于一般的曲线运动是不是也符合这个规律呢？下面我们来做一个实验，看看一般的曲线运动是什么情况吧。vBvA钢球由轨道的一端滚入（通过压缩弹簧射入或通过一个斜面滚入），在轨道的束缚下做曲线运动。在轨道的下面放一张白纸，蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动的痕迹，它记录了钢球在A点的运动方向。撤去一段轨道，钢球的轨道出口改在图中B点。同样的方法可以记录钢球在轨道B点的运动方向。白纸上的墨迹与轨道（曲线）有什么关系？墨迹与轨道只有一个交点，说明墨迹所在的直线为轨道所在曲线在该点的切线，也就是说质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是在曲线的这一点的切线方向。在讨论曲线运动的速度方向时要明确一个数学概念：曲线的切线，初中数学我们已经知道圆的切线，对于其他曲线，切线指的是什么？过曲线上的两点作直线，比如过A、B两点作直线，设想B点逐渐向A点移动，当B点非常接近A点时，这条直线就叫做曲线在A点的切线。我们可以得出曲线运动的瞬时速度方向：质点在某一点（或某一时刻）的速度的方向，沿曲线在这一点的切线方向。曲线运动是变速运动吗？有一些曲线运动的速度大小是恒定不变的，这种曲线运动是匀速运动吗？曲线运动是变速运动，即使速度大小恒定，只要速度方向改变，曲线运动就是变速运动。思考与讨论：物体如果不受力，将静止或做匀速直线运动。那么，你认为物体在什么条件下做曲线运动呢？物体做曲线运动时，由于速度方向时刻改变，物体的加速度一定不为0，因此，物体所受的合力一定不为0。但如果物体所受的合力方向与物体运动的方向在一条直线上时，物体会做变速直线运动。那么，物体受什么样的力才会做曲线运动呢？二、物体做曲线运动的条件观察钢球的运动轨迹演示实验器材：钢球、磁铁、带有斜槽的桌面。实验步骤：（1）让钢球从斜槽上沿直线下滑，在水平面上做直线运动。（2）在钢球运动路线的正前方或旁边放一块磁铁观察钢球的运动。实验结论：当物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。1、物体做曲线运动的条件（1）物体具有初速度。（2）物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上，而是成一角度。2、做曲线运动的物体，所受合力的方向总是与速度方向不共线且指向曲线的凹侧。vF轨迹凹凸无力不拐弯，拐弯必有力直线运动曲线运动F（或a）跟v在一条直线上F（或a）跟v不在一条直线上a恒定a变化a恒定a变化匀变速直线运动变加速直线运动匀变速曲线运动变加速曲线运动3、直线运动和曲线运动以及匀变速和变加速运动的判定判断直线还是曲线运动关键看a与v是否同一直线；判断匀变速还是变加速关键看a是否恒定。做一做用飞镖显示曲线运动的速度方向取一根稍长的细杆，一端固定一枚铁钉，另一端用羽毛或纸片做成尾翼，这样就得到了一个能够显示曲线运动速度方向的“飞镖”。飞镖的运动轨迹在空旷地带把飞镖抛出，飞镖在空中各点的指向就是它在该点的速度方向。飞镖落至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬时的速度方向。改变飞镖的投射角，观察它在飞行过程中直到插入泥土时的速度方向。物体运动性质物体做匀速直线运动或静止变速直线运动曲线运动内容小结1.曲线运动是一种轨迹为曲线的运动.2.曲线运动的特点:轨迹是曲线运动方向改变变速运动,一定具有加速度,合外力不为零3.做曲线运动的物体在某点速度方向是曲线在该点的切线方向4.曲线运动的条件:运动物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上1.关于曲线运动下列叙述正确的是()A．物体只要受到垂直于初速度方向的恒力作用，就一定能做匀速圆周运动B．物体只有受到一个方向不断改变的力，才可能作曲线运动C．物体只要受到变化的外力作用时，就一定做曲线运动D．平抛运动是一种匀变速曲线运动1.答案：D解析：A.由于匀速圆周运动所受的合外力是向心力，方向时刻在变，所以其合外力是变力，则物体在恒力作用下，不可能做匀速圆周运动。故A错误。B.物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一条直线上，但合外力方向不一定变化，如平抛运动，故B错误。C.物体受到变力的作用，若外力的方向始终与速度的方向在同一条直线上，物体就做直线运动。故C错误；D.平抛运动只受重力，加速度为g，保持不变，所以平抛运动是一种匀变速曲线运动。故D正确。2.在演示“做曲线运动的条件”的实验中，有一个在水平桌面上向右做直线运动的小钢球，第一次在其速度方向上放置条形磁铁，第二次在其速度方向的一侧放置条形磁铁，如图所示，虚线表示小球的运动轨迹.观察实验现象，以下叙述正确的是()A.第一次实验中，小钢球的运动是匀变速直线运动B.第二次实验中，小钢球的运动是类平抛运动，其轨迹是一条抛物线C.该实验说明做曲线运动物体的速度方向沿运动轨迹的切线方向D.该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力的方向与速度方向不在同一直线上2.答案：D解析：由于磁铁对小钢球吸引力的大小与二者的距离呈负相关，所以第一次实验中，小钢球的运动是加速度越来越大的变加速直线运动，选项A错误；类平抛运动所受的合外力为恒力，而第二次实验中，小钢球受到磁铁的吸引力不是恒力，所以选项B错误；该实验不能说明做曲线运动的物体的速度方向沿运动轨迹的切线方向，选项C错误；该实验通过对比两次实验现象，说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力的方向与速度方向不在同一直线上，选项D正确.3.答案：C解析：物体从A到B运动，因为运动轨迹是在速度与力的夹角之中，所以物体所受恒力方向应是向下的.到达B点后，力的大小不变方向相反，变成向上。A.由于力的方向发生了改变，曲线Ba不在力与速度的夹角内，故物体不可能沿曲线Ba运动，故A错误。B.因为物体在B点的速度方向为切线方向，即直线Bb，而力与速度方向不同，所