2019-2020学年高中物理 第5章 曲线运动 第1节 曲线运动课件 新人教版必修2

第五章曲线运动第1节曲线运动学习目标1．知道什么是曲线运动，会确定曲线运动速度的方向，知道曲线运动是变速运动．2．理解什么是合运动、分运动，掌握运动的合成与分解的方法．3．通过实例分析掌握物体做曲线运动的条件．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、曲线运动的位移和速度1．曲线运动质点运动的轨迹是1的运动．2．建立坐标系研究在同一平面内做曲线运动的物体的位移时，应选择2坐标系．曲线平面直角3．位移的描述对于做曲线运动的物体，其位移应尽量用坐标轴方向的3来表示．4．速度的方向质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的4．分矢量切线方向5．运动性质做曲线运动的质点的速度5时刻发生变化，即速度时刻发生变化，因此曲线运动一定是6运动．6．速度的描述(可以)用速度在相互垂直的两个方向的分矢量表示，这两个分矢量叫做7．方向变速分速度二、运动描述的实例1．蜡块的位置(如图所示)蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为vy，玻璃管向右匀速移动的速度设为vx.从蜡块开始运动的时刻计时，于是在时刻t，蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示，x＝8，y＝9.vxtvyt2．蜡块的速度大小v＝10_________，速度的方向满足tanθ＝11____.3．蜡块的运动轨迹：y＝12____是一条13．vx2＋vy2vyvxvyvxx过原点的直线三、物体做曲线运动的条件1．当物体所受合力的方向跟它的速度方向14时，物体做曲线运动．2．当物体加速度的方向与速度方向15时，物体做曲线运动．不在同一直线上不在同一直线上|基础小题·做一做|1．正误判断(1)运动员打出的网球做曲线运动．()(2)位移的分矢量不能用坐标表示．()(3)喷泉中斜射出的水流，其速度方向沿切线方向．()(4)曲线运动的速度可以不变．()(5)合运动的时间一定比分运动的时间长．()(6)物体做曲线运动时，加速度一定不为零．()√√√×××2．一个做匀速直线运动的物体突然受到一个与运动方向不在同一直线上的恒力作用时，物体的运动为()A．继续做直线运动B．一定做曲线运动C．可能做直线运动，也可能做曲线运动D．运动的形式不能确定解析：选B当合外力的方向与速度的方向不在同一直线上时，物体的运动一定是曲线运动，故B选项正确．3．做曲线运动的物体，在运动过程中一定会发生变化的物理量是()A．速率B．速度C．加速度D．合外力解析：选B匀速圆周运动的速度的大小是不变的，即速率是不变的，故A选项错误；物体既然做曲线运动，那么它的速度方向肯定是不断变化的，所以速度一定在变化，故B选项正确；平抛运动也是曲线运动，但是它所受的合力不变，加速度也不变，故C、D选项错误．[思维拓展]以初速度v0水平抛出一个质量为m的物体，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？提示：(1)物体经过A、B、C、D点时的速度方向沿该点的切线方向．(2)物体在运动过程中只受重力，故加速度恒定，物体做匀变速曲线运动．|核心知识·记一记|1．曲线运动速度时刻改变而且速度方向总是沿切线方向．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．3．合外力方向与速度方向不共线是物体做曲线运动的充要条件．4．物体的合外力为恒力时，它一定做匀变速运动，可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动．析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一曲线运动的性质|要点归纳|1．曲线运动的位置和位移描述无法用直线坐标系描述曲线运动的位置和位移，而是采用平面直角坐标系．一般先确定x轴、y轴上的坐标变化，再利用矢量合成的方法求出总的位移．2．曲线运动的速度质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向．如图所示，物体从A向D运动，物体经过A、B、C、D各点的速度方向沿各点的切线方向．3．曲线运动的性质由于做曲线运动的物体速度方向时刻在变化，不管速度大小是否变化，因其矢量性，物体的速度时刻在变化，所以曲线运动一定是变速运动．4．运动的五种类型轨迹特点加速度特点运动性质加速度为零匀速直线运动加速度不变匀变速直线运动直线加速度变化变加速直线运动加速度不变匀变速曲线运动曲线加速度变化变加速曲线运动|例题展示|【例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[思路点拨]解此题注意两点：(1)从过山车的速度大小、方向是否变化分析其运动性质．(2)根据运动情况分析受力．[解析]过山车做曲线运动，其速度方向时刻变化，速度是矢量，故过山车的速度是变化的，即过山车做变速运动，A错，B对；做变速运动的物体具有加速度，由牛顿第二定律可知物体所受合力一定不为零，C错；过山车经过A点时速度方向竖直向上，经过C点时速度方向竖直向下，D错．[答案]B[规律方法]判断曲线运动性质的两个角度(1)看物体的合外力：若物体的合外力为恒力，则它做匀变速曲线运动；若物体的合外力为变力，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．|对点训练|1．关于运动的性质，以下说法中正确的是()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．曲线运动一定是变加速运动D．加速度不变的运动一定是直线运动解析：选A做曲线运动的物体速度方向时刻变化，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在变化，也可能只是速度的大小在变化，所以不一定是曲线运动，B错误；曲线运动可能是变加速曲线运动，也可能是匀变速曲线运动，C错误；加速度不变的运动可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动，D错误．2．如图所示，物体沿曲线由a点运动至b点，关于物体在ab段的运动，下列说法正确的是()A．物体的速度可能不变B．物体的速度不可能均匀变化C．a点的速度方向由a指向bD．ab段的位移大小一定小于路程解析：选D做曲线运动的物体速度方向时刻改变，即使速度大小不变，速度方向也在不断发生变化，故A错误；做曲线运动的物体必定受到力的作用，当物体所受的力为恒力时，物体的加速度恒定，速度均匀变化，故B错误；a点的速度沿a点的切线方向，故C错误；做曲线运动的物体的位移必小于路程，故D正确．★要点二运动的合成与分解|要点归纳|1．合运动与分运动(1)如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就是合运动，参与的几个运动就是分运动．(2)物体实际运动的位移、速度、加速度是它的合位移、合速度、合加速度，而分运动的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度．2．合运动与分运动的四个特性等时性各分运动与合运动同时发生和结束，时间相同等效性各分运动的共同效果与合运动的效果相同，是等效替代关系同体性各分运动与合运动是同一物体的运动独立性各分运动之间互不相干，彼此独立，互不影响3.运动的合成与分解(1)运动的合成与分解：已知分运动求合运动，叫运动的合成；已知合运动求分运动，叫运动的分解．(2)运动合成与分解的法则：合成和分解的内容是位移、速度、加速度的合成与分解，这些量都是矢量，遵循的是平行四边形定则．|例题展示|角度1合运动与分运动的关系【例2】关于两个分运动的合运动，下列说法中正确的是()A．合运动的速度一定大于两个分运动的速度B．合运动的速度一定大于一个分运动的速度C．合运动的方向就是物体实际运动的方向D．由两个分速度的大小就可以确定合速度的大小[解析]合速度的大小可以大于分速度的大小，也可以小于分速度的大小，还可以等于分速度的大小，故A、B均错误；仅知道两个分速度的大小，不知道两个分速度的方向，无法画出平行四边形，也就不能求出合速度的大小，故D错误；合运动的方向就是物体实际运动的方向，故C正确．[答案]C角度2运动合成与分解的应用【例3】河宽d＝200m，水流速度v1＝3m/s，船在静水中的速度v2＝5m/s.求：(1)欲使船渡河时间最短，船应怎样渡河？最短时间是多少？船经过的位移多大？(2)欲使船航行距离最短，船应怎样渡河？渡河时间多长？[思路点拨](1)过河时间等于垂直于河岸的分运动的时间⇒当垂直于河岸的分速度最大时，此分运动的时间最短⇒根据t＝dv⊥求解(2)当v船＞v水时，由几何关系知，合运动垂直河岸时，航行距离最短⇒过河时间可用合运动求得[解析](1)当船头指向对岸时，渡河时间最短，如图甲所示．tmin＝dv2＝2005s＝40s船经过的位移大小s＝vtmin＝v12＋v22tmin＝32＋52×40m≈233m.(2)欲使船航行距离最短，需使船的实际位移(合位移)与河岸垂直，设此时船的航行速度v2与岸成θ角，如图乙所示．则cosθ＝v1v2＝35v′＝v22－v12＝52－32m/s＝4m/s渡河时间t′＝dv′＝2004s＝50s.[答案](1)船头指向对岸40s233m(2)船头指向上游，与河岸夹角的余弦值为3550s角度3关联速度问题用绳或杆牵连两物体，在运动过程中，两物体的速度通常不同，但物体沿绳或杆方向的速度分量大小相等．【例4】如图所示，在水平力F作用下，物体B沿水平面向右运动，物体A恰匀速上升，以下说法正确的是()A．物体B正向右做匀减速运动B．物体B正向右做加速运动C．地面对B的摩擦力减小D．右侧绳与水平方向成30°角时，vA∶vB＝3∶2[解析]将B的运动沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，沿绳子方向上的分速度等于A的速度，如图所示，根据平行四边形定则有vBcosα＝vA，所以vB＝vAcosα，α减小，所以B的速度减小，但不是匀减速运动，选项A、B错误；分别对A、B受力分析，在竖直方向上有T＝mAg，mg＝FN＋Tsinα，α减小，则支持力增大，根据f＝μFN可知，摩擦力增大，选项C错误；根据vBcosα＝vA，右侧绳与水平方向成30°角时，vA∶vB＝3∶2，选项D正确．[答案]D[规律方法]1．“三步走”求解合运动或分运动(1)根据题意确定物体的合运动与分运动．(2)根据平行四边形定则作出矢量合成或分解的平行四边形．(3)根据所画图形求解合运动或分运动的参量，求解时可以用勾股定理、三角函数、三角形相似等数学知识．2．“关联”速度的分解规律(1)分解依据①物体的实际运动就是合运动．②由于绳、杆不可伸长，所以绳、杆两端所连物体的速度沿着绳、杆方向的分速度大小相同．(2)分解方法：将物体的实际速度分解为垂直于绳、杆和沿绳、杆的两个分量．(3)常见的速度分解模型．|对点训练|3．(2019·洛阳检测)游泳运动员以恒定的速率垂直河岸横渡，当水速突然增大时，对运动员横渡经历的位移、时间产生的影响是()A．位移增加、时间增加B．位移增加、时间缩短C．位移增加、时间不变D．位移、时间均与水速无关解析：选C根据运动的独立性原理，运动员横渡过河所用的时间与水速无关，据此可以判断：运动员横渡的时间不会受水速的影响，即时间不变；但水速变大时将导致运动员顺水而下的位移增大，从而导致总的位移增大，选项C正确．4．竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个蜡块能在水中以0.1m/s的速度匀速上浮．在蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平匀速向右运动，测得蜡块实际运动方向与水平方向成30°角，如图所示．若玻璃管的长度为1.0m，在蜡块从底端上升到顶端的过程中，玻璃管水平方向的移动速度和水平运动的距离为()A．0.1m/s,1.73mB．0.173m/s,1.0mC．0.173m/s,1.73mD．0.1m/s,1.0m解析：选C设蜡块沿玻璃管匀速上升的速度为v1，位移为x1，蜡块随玻璃管水平匀速向右移动的速度为v2，位移为x2，如图所示，v2＝v1tan30°＝0.133m/s≈0.173m/s.蜡块沿玻璃管匀速上升的时间t＝x1v1＝1.00.1s＝10s．由于两分运动具有等时性，故玻璃管