高中物理5-1曲線運動54張

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●情景切入 在自然界和技術(shù)中，曲線運動隨處可見，如斜向噴出的水(圖1)，在彎曲公路上奔馳的汽車(圖2)，游樂場的過山車(圖3)等等，它們的運動都是曲線運動．那么曲線運動有什么規(guī)律？我們?nèi)绾蝸硌芯壳€運動？這一章我們就來探究這些問題．,●知識導(dǎo)航 本章以曲線運動的兩種特殊情況——平拋運動和勻速圓周運動為例，研究物體做曲線運動的條件和規(guī)律． 本章所研究的運動形式不同于前面的直線運動，但研究的方法仍與前面一致，即根據(jù)牛頓第二定律研究物體做曲線運動時力與運動的關(guān)系．所以本章知識是牛頓運動定律在曲線運動形式下的具體應(yīng)用．學(xué)好本章的概念和規(guī)律，將加深對速度、加速度及其關(guān)系的理解，加深對牛頓運動定律的理解．提高應(yīng)用牛頓運動定律分析和解決實際問題的能力．,本章內(nèi)容可劃分為三個單元： 第一單元：(第1節(jié))講述了曲線運動的特點和物體做曲線運動的條件． 第二單元：(第2、3節(jié))闡述了平拋運動的特點和規(guī)律． 第三單元：(第4～7節(jié))學(xué)習(xí)勻速圓周運動的描述方法和基本規(guī)律及勻速圓周運動規(guī)律的應(yīng)用實例． 分析和解決實際問題是本章的重點和難點．,●學(xué)法指導(dǎo) 1．對物體做曲線運動的條件，要從力與運動的關(guān)系、運動狀態(tài)變化的原因的角度來理解，物體做曲線運動時，速度的方向時刻在變化，不管速率是否變化，其運動狀態(tài)肯定在變化，所以做曲線運動的物體必有加速度，所以受合外力肯定不為零． 2．掌握用平拋運動知識解決一些題目的方法，關(guān)鍵是將平拋物體的運動正確分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動來分析，而分運動和合運動的等時性是聯(lián)系分運動與合運動的橋梁．,任何做曲線運動的物體，如果在兩個互相垂直的方向上一個做勻速直線運動，另一個做初速度為零的勻加速直線運動，則該物體所做的運動就類似平拋運動．解類似平拋問題的方法和解平拋問題的方法相同． 3．做變速圓周運動的物體所受外力的合力，沿徑向的分力(指向圓心)是改變速度方向，產(chǎn)生向心加速度的原因；沿切線方向的分力是改變速度大小，產(chǎn)生線加速度的原因，如果切線方向上分力為零，外力的合力始終指向圓心且大小不變，物體就做勻速圓周運動.,在雨天，我們可以通過旋轉(zhuǎn)雨傘的方法來甩掉雨傘上的水滴，雨傘慢轉(zhuǎn)時，水滴飛不出去；雨傘轉(zhuǎn)動快到一定程度，水滴就會沿著傘的邊緣飛出，如圖所示，你能判斷出傘是沿什么方向旋轉(zhuǎn)的嗎？,1．曲線運動的位移 (1)建立坐標(biāo)系：在研究做曲線運動的物體的位移時，應(yīng)選擇____________． (2)描述法：對于做曲線運動的物體，其位移應(yīng)盡量用坐標(biāo)軸方向的________來表示． 2．曲線運動的速度 曲線運動中速度的方向是在曲線上某點的________方向，是時刻________的，具有加速度，因此曲線運動一定是________運動，但變速運動不一定是曲線運動．,3．運動描述的實例 在用玻璃管和紅蠟塊觀察物體在平面內(nèi)的運動中，若蠟塊沿玻璃管勻速上升的速度設(shè)為vy，玻璃管向右勻速運動的速度設(shè)為vx，從蠟塊開始運動的時刻計時．于是，在時刻t，蠟塊的位置坐標(biāo)是：x＝__________；y＝________；蠟塊的速度大小v＝________. 4．物體做曲線運動的條件 如圖所示，桌面上沿直線運動的鋼球在磁鐵的吸引力作用下做________，這說明物體受力的方向與速度方向________時，物體做曲線運動．,運動軌跡為曲線的運動叫曲線運動．如月球圍繞地球的運動(如圖)，水平拋出的小球等．,研究曲線運動時通常建立平面直角坐標(biāo)系(如圖)．,當(dāng)物體由O運動到A點時，可以用A點的坐標(biāo)xA、yA來表示位移矢量l.,(1)曲線運動中質(zhì)點在某一時刻(或某一位置)的速度方向，就是質(zhì)點從該時刻(或該點)脫離曲線后自由運動的方向，也就是曲線上這一點的切線方向． (2)速度是一個矢量，既有大小，又有方向，假如在運動過程中只有速度大小的變化，而物體的速度方向不變，則物體只能做直線運動．因此，若物體做曲線運動，表明物體的速度方向發(fā)生了變化．,特別提醒： 因為質(zhì)點在曲線運動中的速度方向時刻在改變．所以曲線運動一定是變速運動．但是，變速運動不一定是曲線運動．,(2011·江蘇鹽城中學(xué)高一檢測)如圖所示為物體沿曲線從E運動到F，則物體經(jīng)過P點時的速度方向沿( ) A．Pa方向 B．Pb方向 C．Pc方向 D．Pd方向 答案：C,1.實驗探究：蠟塊的運動 (1)實驗條件：當(dāng)蠟塊在豎直玻璃管內(nèi)向上勻速運動的同時，讓玻璃管向右做勻速直線運動，則蠟塊就參與了豎直方向、水平方向的兩個不同的分運動．,(2)蠟塊的位置：以蠟塊的初始位置為坐標(biāo)原點，水平向右和豎直向上的方向分別為x、y軸的 正方向建立坐標(biāo)系，如圖所示．位置P可以用它的x、y兩個坐標(biāo)表示 x＝vxt，① y＝vyt.②,2．合運動與分運動 (1)物理學(xué)上把類似蠟塊在傾斜方向上的實際運動叫合運動，而把其余具有某一方向效果的運動稱為分運動，如蠟塊豎直方向上和水平方向上的運動． (2)分運動與合運動的特征 ①運動的獨立性：一個物體同時參與兩個(或多個)運動，其中的任一個運動不會因有另外的分運動的存在而有所改變． ②運動的同時性：各分運動與合運動總是同時開始，同時結(jié)束，經(jīng)歷的時間一定相等．,③運動的等效性：各分運動的疊加與合運動有相同的效果． (3)運動的合成與分解 ①如果某物體同時參與幾個運動，那么這物體的實際運動就叫做那幾個運動的合運動，那幾個運動叫做這個實際運動的分運動．已知分運動情況求合運動情況叫運動的合成，已知合運動情況求分運動情況叫運動的分解． ②運動合成與分解的運算法則：運動的合成與分解是指描述物體運動的各物理量即位移、速度、加速度的合成與分解．由于它們都是矢量，所以它們都遵循矢量的合成與分解法則．,(2009·廣東高考)船在靜水中的航速為v1，水流的速度為v2.為使船行駛到河正對岸的碼頭，則v1相對v2的方向應(yīng)為( ),答案：C 解析：根據(jù)運動的合成與分解的知識，可知要使船垂直到達(dá)對岸，即要船的合速度指向?qū)Π叮鶕?jù)平行四邊行定則，C正確.,(1)當(dāng)物體所受的合力方向跟它的速度方向不在同一條直線上時，物體做曲線運動． (2)當(dāng)物體受恒力作用做曲線運動時，為勻變速曲線運動．當(dāng)物體受變力作用做曲線運動時，為非勻變速曲線運動． (3)物體做曲線運動時，運動的軌跡始終處在合外力與速度方向的夾角之中，并且合外力F的方向一定指向軌跡的凹側(cè)．,特別提醒： 根據(jù)牛頓第二定律，物體的加速度方向與其合外力方向一致．因此物體做曲線運動的條件還可以表述為：物體的加速度方向與它的運動方向不在一條直線上．,(2011·襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中聯(lián)考)在做《探究物體做曲線運動的條件》實驗時，得出下列結(jié)論，正確的是( ) A．物體在恒力作用下不可能做曲線運動 B．物體在變力作用下不可能做直線運動 C．只有力與運動方向垂直才可能做曲線運動 D．只要合力與運動方向不在同一直線上將做曲線運動 答案：D,(2011·保定一中高一檢測)關(guān)于曲線運動的速度，下列說法正確的是( ) A．速度的大小與方向都在時刻變化 B．速度的大小不斷發(fā)生變化，速度的方向不一定發(fā)生變化 C．速度的方向不斷發(fā)生變化，速度的大小不一定發(fā)生變化 D．質(zhì)點在某一點的速度方向是沿曲線上該點的切線方向,解析：物體做曲線運動時速度的方向沿曲線的切線方向，而曲線上不同點的切線方向是不同的，所以速度的方向是不斷發(fā)生變化的；如果沒有沿切線方向的合力作用，速度的大小是不會發(fā)生變化的． 答案：CD 點評：曲線運動中的速度的方向取決于物體所在處的切線方向，切線方向不同時，速度方向也就不同；速度的大小是否發(fā)生變化，取決于有沒有沿切線方向的合力作用．,在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，關(guān)于脫離了的后輪的運動情況以下說法正確的是( ) A．仍然沿著汽車行駛的彎道運動 B．沿著與彎道垂直的方向飛出 C．沿著脫離時輪子前進(jìn)的方向做直線運動，離開彎道 D．上述情況都有可能 答案：C,解析：由于車輪原隨賽車做曲線運動，脫離賽車時車輪的速度方向為彎道的切線方向，由此可知C正確.,(2010·江蘇物理)如圖所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動，運動中始終保持懸線豎直，則橡皮運動的速度( ) A．大小和方向均不變 B．大小不變，方向改變 C．大小改變，方向不變 D．大小和方向均改變,解析：設(shè)鉛筆的速度為v，如圖所示橡皮的速度分解成水平方向的v1和豎直方向的v2.因該過程中懸線始終豎直，故橡皮水平方向的速度與鉛筆移動速度相同，即v1＝v.因鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右移動，故懸線豎直方向長度減小的速度大小與鉛筆移動速度的大小相等，則橡皮豎直方向速度的大小也與鉛筆移動速度的大小相等，即v2＝v.又因v1、v2的大小、方向都不變，故合速度(即橡皮運動的速度)大小、方向都不變，選項A正確．,答案：A 點評：本題考查了運動的分解，主要考查學(xué)生的理解能力和推理能力．,(2011·福建師大附中高一檢測)如圖甲所示，在長約80cm～100cm一端封閉的玻璃管中注滿清水，水中放一個用紅蠟做成的小圓柱體(小圓柱體恰能在水中勻速上浮)，將玻璃管的開口端用膠塞塞緊．然后將玻璃管豎直倒置，在紅蠟塊勻速上浮的同時使玻璃管緊貼黑板面水平向右勻加速移動，在正對黑板面將看到紅蠟塊相對于黑板面的移動軌跡可能是下圖中的( ) 答案：C,如圖所示，拋出的石子做拋體運動，試在圖中畫出石子沿這條曲線運動時在A、B、C、D各點的速度方向和所受力的示意圖．,解析：圖中虛線即是該拋體運動的軌跡，由于做曲線運動的物體速度沿曲線的切線方向，則可作出各點的速度方向，而各點所受重力始終是豎直向下的，則可作出各點所受重力方向如圖所示．,點評：由圖所示，該拋體運動之所以做曲線運動，是由于物體的速度方向始終和物體所受的重力有一夾角，重力此時不僅改變石子速度的大小，而且改變速度的方向．,鏈球運動員用鏈子拉著鐵球做速度逐漸增大的曲線運動，在此過程中，運動員的手和鏈球的運動軌跡都可以近似為圓，關(guān)于手和球的位置關(guān)系，下面四幅圖中正確的是( ),答案：A 解析：鏈球做速率增大的曲線運動，因此合力沿切線方向的分量與速度方向相同，拉力應(yīng)與速度成銳角，并且鏈球運動半徑大于手的運動半徑，故選項A正確.,一些極速運動比賽項目中，如摩托車比賽、冰上速滑比賽(如圖所示)．運動員在轉(zhuǎn)彎時，身體都要傾斜，注意觀察一下運動員身體向哪側(cè)傾斜？他們?yōu)楹芜@樣做？,解析：運動員的身體向彎道彎曲的方向傾斜，這是由于運動員在水平面內(nèi)做曲線運動，運動員必定受到一個水平方向且指向彎道內(nèi)側(cè)的外力．當(dāng)運動員向彎道內(nèi)側(cè)傾斜時，就有一個向外側(cè)滑動的趨勢，所以運動員就受到一個地面的靜摩擦力，方向指向彎道的內(nèi)側(cè)，在這個力的作用下，運動方向不斷發(fā)生變化．,飛機(jī)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于突發(fā)性災(zāi)難的救援工作．下圖中顯示了交通部上海海上救助飛行隊將一名在海上身受重傷、生命垂危的漁民接到岸上的情景．為了達(dá)到最快速的救援效果，如圖所示，飛機(jī)常常一邊勻速收攏繩提升傷員，一邊沿著水平方向勻速飛向岸邊．,(1)從運動合成的觀點來看，在此情景中傷員同時參與了哪兩個運動？ (2)傷員的哪個運動是合運動，哪個運動是分運動？ (3)如果已知飛機(jī)勻速飛行的速度為v1，收攏纜繩的速度保持為v2，那么傷員的運動軌跡是怎樣的？,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,