2022-2023学年高一物理同步讲义（人教 ）5.1曲线运动（教师版）

第五章抛体运动第1课曲线运动目标导航目标导航课程标准核心素养1.知道什么是曲线运动，会确定曲线运动中速度的方向，知道曲线运动是变速运动．2．知道物体做曲线运动的条件．1、物理观念：曲线运动定义，匀变速曲线运动的定义。2、科学思维：推理分析物体做曲线运动的条件。3、科学探究：观察物体做曲线运动的速度方向，总结物体做曲线运动的条件。4、科学态度与责任：分析生活中曲线运动的轨迹并能分析一些实际应用。知识精讲知识精讲知识点01曲线运动的速度方向1．质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向．2．速度是矢量，它既有大小，又有方向．由于曲线运动中，速度的方向是变化的，所以曲线运动是变速运动．【即学即练1】如图所示，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．v1 B．v2C．v3 D．v4【答案】C【解析】速度方向沿该点的切线方向，只有选项C是正确的。知识点02物体做曲线运动的条件1．动力学角度看：当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动．2．运动学角度看：物体的加速度方向与它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动．【即学即练2】将一条形磁铁放在光滑水平桌面的不同位置，让小铁珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动，得到不同轨迹．图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，磁铁放在位置A时，小铁珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)，磁铁放在位置B时，小铁珠的运动轨迹是________(填轨迹字母代号)．实验表明，当物体所受合外力的方向跟它的速度方向________(选填“在”或“不在”)同一直线上时，物体做曲线运动．【答案】bc不在【解析】因为磁铁对小铁珠只能提供吸引力，磁铁在A处时，F与v0同向，小铁珠做变加速直线运动，运动轨迹为b；当磁铁放在B处时，F与v0不在同一直线上，合力的方向指向轨迹的凹侧，运动轨迹为c.当物体所受合外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.能力拓展能力拓展考法01曲线运动的速度方向1．曲线运动的速度(1)质点在某一时刻(某一位置)速度的方向与这一时刻质点所在位置处的切线方向一致，故其速度的方向时刻改变．(2)物体做曲线运动时，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(1)性质：速度是矢量，由于速度方向时刻在发生变化，所以曲线运动的加速度一定不为零，是变速运动．(2)曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动，如匀变速直线运动．【典例1】如图为一圆规在水平纸面上画出的曲线，与笔尖经过位置P时的速度方向可能相同的是笔尖经过位置()A．1 B．2C．3 D．4【答案】A【解析】物体做曲线运动时其速度方向为该点的切线方向，故与笔尖经过位置P时的速度方向可能相同的是笔尖经过位置1时的速度方向．故选A.考法02物体做曲线运动的条件1．物体做曲线运动的条件合力方向(或加速度方向)与速度方向不共线是物体做曲线运动的充要条件．2．物体运动性质的判断F(a)与v的方向轨迹特点加速度特点运动性质F(a)＝0直线a＝0匀速直线运动共线直线a恒定匀变速直线运动a不恒定非匀变速直线运动不共线曲线a恒定匀变速曲线运动a不恒定非匀变速曲线运动3.物体的运动轨迹与速度方向、合力方向的关系合力总是指向轨迹的凹侧，轨迹夹在速度方向与合力方向之间．【典例2】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【答案】A【解析】由于物体做的是曲线运动，根据物体做曲线运动的条件可知，合力与速度不在同一条直线上，同时物体的受力方向指向运动轨迹弯曲的方向，所以力不可能沿F1、F2的方向，可能沿F3、F4的方向，故A正确，B、C、D错误．分层提分分层提分题组A基础过关练1．钢球做曲线运动时，下列图示中P点的速度v方向可能正确的是（虚线是曲线上过P点的切线）（）A． B．C． D．【答案】B【解析】钢球做曲线运动时，钢球过图示中P点的速度v方向在过P点的切线上，故B正确，ACD错误。故选B。2．如图所示，一质点沿曲线由a点经b点运动到c点，图中用箭头标出了质点经过b点时的速度方向，正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】质点沿曲线由a点经b点运动到c点，质点在某点速度方向与该点曲线的切线方向相同。故选A。3．如图所示，一个在水平桌面上向右做直线运动的钢球，如果在它运动路线的旁边放一块磁铁，则钢球可能的运动轨迹是（）A．轨迹① B．轨迹② C．轨迹③ D．以上都有可能【答案】A【解析】在钢球运动路线的旁边放一块磁铁，钢球受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上，将做曲线运动，且轨迹偏向磁铁一侧，即可能沿轨迹①运动。故选A。4．若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合力F的方向，如图所示，则可能的轨迹是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】物体做曲线运动时，某点的速度方向为该点的切线方向，合力方向与速度方向不在同一直线上，且指向曲线弯曲的内侧，轨迹在合力与速度之间，C正确，ABD错误；故选C。5．各种大型的货运站中少不了旋臂式起重机，如图所示，该起重机的旋臂保持不动，可沿旋臂“行走”的天车有两个功能，一是吊着货物沿竖直方向运动，二是吊着货物沿旋臂水平运动。现天车吊着货物正在沿水平方向向右匀速行驶，同时又启动天车上的起吊电动机，使货物沿竖直方向由静止开始先加速再减速到最高点。我们站在地面上观察到货物运动的轨迹可能是下图中的（）A． B．C． D．【答案】C【解析】由于货物沿水平方向向右匀速行驶，沿竖直方向由静止开始先加速再减速，则加速度方向先竖直向上，后竖直向下，即货物所受外力的合力方向先竖直向上，后竖直向下，根据合力方向指向货物运动轨迹的凹侧，可知轨迹开始的凹侧向上，后来的凹侧向下。故选C。6．如图所示是高速照相机连拍的自行车运动员在空中的情形，P为该运动员运动的最高点，则（）A．运动员能在空中运动是靠空气推力维持B．运动员在空中运动的过程中，其惯性先变小后变大C．运动员做曲线运动，因其所受合力与运动方向不在同一直线上D．若运动到P点时所有外力都消失，运动员立即沿PA方向竖直下落【答案】C【解析】A．运动员能在空中运动一段距离，是由于惯性的缘故，不是靠空气的推力维持，故A错误；B．运动员在空中运动的过程中，因质量不变，则其惯性不变，故B错误；C．力是改变物体运动状态的原因，运动员做曲线运动说明力与运动方向不在同一直线上，故C正确；D．若运动到P点时所有外力都消失，则会沿PB方向做匀速直线运动，故D错误。故选C。题组B能力提升练7．关于运动和力的关系，以下说法正确的是（）A．静止的物体受到的合外力一定为零B．运动的物体受到的合外力一定不为零C．做曲线运动的物体，速度方向时刻变化，故曲线运动不可能是匀变速运动D．物体在变力作用下一定做曲线运动【答案】A【解析】A．物体保持静止，加速度为零，故合力为零，故A正确；B．匀速直线运动的物体受到的合外力一定为零，故B错误；C．曲线运动可能是匀变速运动，如平抛运动，故C错误；D．当物体加速度与速度在一条直线上时，物体做直线运动；所以，物体在变力作用下可能做直线运动，故D错误；故选A。8．利用风洞实验室可以模拟运动员比赛时所受风阻情况，帮助运动员提高成绩．为了更加直观的研究风洞里的流场环境，可以借助烟尘辅助观察，如图甲所示，在某次实验中获得烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，下列说法中正确的是（）A．烟尘颗粒速度始终不变B．烟尘颗粒一定做匀变速曲线运动C．P点处的加速度方向可能水平向左D．Q点处的合力方向可能竖直向下【答案】D【解析】A．烟尘颗粒做曲线运动，速度方向不断变化，故烟尘颗粒速度不断变化，A错误；B．做曲线运动的物体，所受合力总是指向轨迹凹侧，由乙图可知，烟尘颗粒受力发生变化，不可能做匀变速曲线运动，B错误；CD．P点处的合力（加速度）指向右上方，不可能水平向左，Q点处的合力方向可能竖直向下，C错误，D正确。故选D。9．如图所示是物体做匀变速曲线运动的轨迹的示意图。已知物体在B点的加速度方向与速度方向垂直，则下列说法正确的是（）A．物体在B点的加速度最大B．物体在C点的速率大于在B点的速率C．物体在A点的加速度比在C点的加速度大D．物体从A点到C点，加速度与速度的夹角先增大后减小，速率先减小后增大【答案】B【解析】AC．物体做匀变速曲线运动，加速度恒定，则物体在各点的加速度相同，故AC错误；BD．物体运动到B点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，结合运动轨迹可知，物体从A点运动到B点的过程中，加速度方向和速度方向的夹角大于90°，且夹角在不断减小，物体做减速曲线运动，物体从B点运动到C点的过程中，加速度方向和速度方向的夹角小于90°，且夹角在不断减小，物体做加速曲线运动，因此物体从A点运动到C点的过程中，加速度方向和速度方向的夹角一直在减小，物体在B点的速率最小，故B正确，D错误。故选B。题组C培优拔尖练10.(多选)在光滑平面上的一运动质点以速度v通过原点O，v与x轴成α角(如图所示)，与此同时，质点上加有沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy，则()A．因为有Fx，质点一定做曲线运动B．如果Fy>Fx，质点向y轴一侧做曲线运动C．如果Fy＝Fxtanα，质点做直线运动D．如果Fy<Fxtanα，质点偏向x轴一侧做曲线运动【答案】CD【解析】质点所受合外力方向与速度方向不在同一直线上时，质