5.1 曲线运动课件(共33张PPT)

(共33张PPT)
1．曲线运动
必备知识·自主学习
关键能力·合作探究
随堂演练·达标自测
学习目标：
(1)知道曲线运动的瞬时速度方向，能运用极限思想理解瞬时速度的方向，并会在轨迹图上画出某点的速度方向．
(2)理解曲线运动是变速运动，知道物体做曲线运动的条件．
(3)能运用牛顿第二定律和分解与合成的方法分析曲线运动，进一步理解运动与相互作用的观念．
必备知识·自主学习
一、曲线运动的速度方向
1．切线
过曲线上的A、B两点作__________，
这条直线叫作曲线的________．设想B
点逐渐沿曲线向A点移动，这条割线的
位置也就不断变化．当B点非常非常接
近A点时，这条割线就叫作曲线在A点
的________(tangent)．
2．速度的方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的________方向．
3．运动性质：做曲线运动的质点的速度________时刻发生变化，即速度时刻发生变化，因此曲线运动一定是________运动．
直线
割线
切线
切线
方向
变速
导学：
认识曲线运动
如图中汽车在弯道上行驶，飞机喷出的烟雾的弯曲，对于物体(汽车、飞机)的运动轨迹来说，其共同本质是什么？
提示：曲线运动的共同本质是运动物体的轨迹是曲线．

物理中所讲的“切线方向”与数学上的“切线方向”有区别，数学上的“切线方向”是一条直线，是双向的，而物理中的“切线方向”一般有特定的方向．
如图所示，质点从A沿曲线运动到B，经过a点时的速度方向为图中v1的方向；若质点从B沿曲线运动到A，则它经过a点时速度的方向为图中v2的方向．
二、物体做曲线运动的条件
1．动力学角度：当物体所受合力的方向与它的速度方向__________时，物体做曲线运动．
2．运动学角度：物体的加速度方向与它的______方向____________时，物体做曲线运动．
不在同一直线上
速度
不在同一直线上
【思考辨析】　判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．
(1)做曲线运动的物体，速度可能不变．(　　)
(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)做曲线运动的物体的位移大小可能与路程相等．(　　)
(4)做曲线运动的物体所受的合力一定是变力．(　　)
(5)做曲线运动的物体加速度一定不为零．(　　)
×
√
×
×
√
关键能力·合作探究
探究点一　曲线运动的速度方向
【导学探究】
如图为砂轮打磨下来的炽热微粒飞离砂轮时的情形，微粒离开砂轮的时刻不同，飞离时的速度方向也不一样．
(1)微粒离开砂轮瞬间速度方向如何？
(2)微粒在离开砂轮前速度方向是否变化？
(3)微粒做曲线运动时，加速度可以是零吗？
为什么？
提示：沿砂轮的切线方向．
提示：变化．
提示：不可以．因为速度的方向时刻在变化，即速度在变化．
【探究总结】
1.速度的方向：物体在某一点速度的方向，沿曲线在这一点的切线方向．如图所示，足球的速度方向．
2．运动性质：不管物体速度大小是否改变，方向时刻都在变化，因其矢量性，物体的速度在时刻变化，即曲线运动一定是变速运动．
3．物体做曲线运动时，关于受力(加速度)的“一定”与“不一定”
(1)“一定”：物体受到的合力(具有的加速度)一定不为零，物体所受合力(具有的加速度)的方向与其速度方向一定不在同一条直线上．
(2)“不一定”：物体受到的合力(具有的加速度)不一定变化，即物体受到的合力(具有的加速度)可以是恒定的，也可以是变化的．
【典例示范】
题型一　对曲线运动的理解
【例1】　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b
D．ab段的位移大小一定小于路程
D
【解析】　A错：物体做曲线运动，速度的方向发生了变化，所以速度一定是变化的．B错：物体做曲线运动，加速度的大小和方向可能保持不变，即速度可能是均匀变化的，如平抛运动．C错：a点速度的方向沿曲线的切线的方向，不能是a指向b.D对：物体做曲线运动，ab段的位移大小一定小于路程．
题型二　曲线运动中速度方向
【例2】　高台跳水比赛时，运动员起跳后在空中做出各种动作，最后沿竖直方向进入水中．若此过程中运动员头部连续的运动轨迹示意图如图中虚线所示，a、b、c、d为运动轨迹上的四个点．关于运动员头部经过这四个点时的速度方向，下列说法中正确的是(　　)
A．经过a、b、c、d四个点的速度方向均竖直向下
B．只有经过a、c两个点的速度方向竖直向下
C．只有经过b、d两个点的速度方向竖直向下
D．只有经过c点的速度方向竖直向下
B
【解析】　由于曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向，所以在图中的a点速度方向竖直向下，b点的速度方向竖直向上，c点的速度方向竖直向下，d点的速度方向竖直向上，故B正确，A、C、D错误．
练1　如图所示，一物体沿弧线从P点经O点运动到Q点，关于物体经过O点时速度的方向，下列说法正确的是(　　)
A．由O指向A B．由O指向B
C．由O指向C D．由O指向D
B
解析：做曲线运动的物体在某点的速度方向是曲线上该点的切线方向，物体由P运动到Q，故物体经过O点时的速度沿图中OB所示方向，B正确，A、C、D错误．
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，让钢球从圆弧形滑轨滚下以获得一定的初速度．为便于观察，在离开滑轨处沿钢球运动方向用直尺在白纸上画一直线．
试根据上述实验讨论：
(1)将条形磁铁沿直线放置(图甲)，当钢球从滑轨滚下时，观察钢球做什么运动．钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？
(2)将条形磁铁放在钢球运动路线的旁边(图乙)，钢球从滑轨滚下时，观察钢球做什么运动．钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？
(3)根据上述实验现象讨论物体做曲线运动的条件是什么．
提示：钢球做加速运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向相同．
提示：钢球做曲线运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向不在同一条直线上．
提示：物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上．
【探究总结】
1.物体做曲线运动的条件
(1)动力学的角度：合力与速度方向不共线．
(2)运动学的角度：加速度与速度方向不共线．
2．判断物体做曲线运动还是直线运动的方法
F合(或a)与v在一条直线上→直线运动
F合(或a)与v不在一条直线上→曲线运动
3．判断物体做匀变速运动还是变加速运动的方法
F合(或a)恒定→匀变速运动
F合(或a)不恒定→非匀变速运动
4．曲线运动中合力方向、速度方向与轨迹的关系
(1)速度方向沿轨迹的切线方向．
(2)合力指向轨迹的凹侧．
(3)轨迹夹在合力方向和速度方向之间．(如图)
【典例示范】
题型一　曲线运动的条件判断
【例3】　(多选)关于曲线运动的条件，以下说法正确的是(　　)
A．物体受变力作用才可能做曲线运动
B．物体受恒力作用也可能做曲线运动
C．物体所受的合外力为零时不可能做曲线运动
D．只要所受的合外力不为零，物体就一定做曲线运动
BC
【解析】　物体做曲线运动的条件是合外力的方向与速度的方向不在同一直线上，而不管这个力是恒力还是变力，所以选项A错误，B正确；当物体所受的合外力为零时，其加速度一定为零，此时不可能做曲线运动，选项C正确；如果受到的合外力不为零，但合外力的方向与速度的方向在同一直线上，物体将做直线运动，选项D错误．
题型二　曲线运动中运动轨迹的分析
【例4】　老鹰在天空中飞翔，图中虚线表示老鹰在竖直平面内飞行的轨迹，关于老鹰在图中位置时的速度v及其所受合力F的方向可能正确的(　　)
B
【解析】　A、D错：做曲线运动的物体，速度方向一定沿轨迹在曲线运动的切线方向．B对，C错：做曲线运动的物体，合力方向必定指向曲线的凹侧．
练2　如图所示，飞机水平飞行时向下投出一重物，不计空气阻力，图中虚线为重物的运动轨迹．下列表示重物在P位置时速度和加速度方向的箭头分别是(　　)
A．①、② B．②、① C．②、③ D．③、②
C
解析：根据曲线运动的速度方向沿轨迹上的切线方向，加速度与重力方向相同，可知，重物在P位置时速度方向为②，加速度方向为③.
练3　(多选)如图所示，质量为m的物体在四个共点力的作用下做匀速直线运动，速度方向与力F1、F3的方向恰好在同一直线上，下列说法正确的是(　　)
A．若只撤去F1，物体做匀加速直线运动
B．若只撤去F3，物体做匀加速直线运动
C．若只撤去F2，物体做匀变速曲线运动
D．若只撤去F4，物体做非匀变速曲线运动
AC
解析：若只撤去F1，合力方向与速度v同向，则物体做匀加速直线运动；若只撤去F3，合力方向与速度v反向，物体做匀减速直线运动，A项正确，B项错误．若只撤去F2或F4，合力方向与速度方向不在同一直线上，且合力为恒力，则物体做匀变速曲线运动，C项正确，D项错误．
课堂小结：
随堂演练·达标自测
1．如图，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．v2
C．v3 D．v4
C
解析：物体做曲线运动时，任意时刻的速度方向是曲线上该点的切线方向，所以图中能正确表示篮球在相应点速度方向的只有v3，故选项C正确．
2．(多选)对于做曲线运动的物体，下列说法正确的是(　　)
A．其运动的位移大小等于其路程
B．其位移的大小有可能等于其路程
C．其位移的大小一定小于其路程
D．其位移的方向仍是由初位置指向末位置
CD
解析：做曲线运动的物体的路程一定大于位移的大小，故AB错误，C正确；位移的方向始终是由初位置指向末位置，D正确．
3．如图所示，汽车正在通过“S”形公路，下列说法中正确的是(　　)
A．若车上的时速表指针一直指在36 km/h处不动，则速度一直保持不变
B．若车上的时速表指针一直指在36 km/h处不动，则加速度一直为零
C．若车上的时速表指针由36 km/h持续减小，则速度方向有可能不沿切线方向
D．若车上的时速表指针由36 km/h持续减小，则汽车一直具有加速度
D
解析：汽车转弯时，不管速度大小如何改变，速度的方向一定改变，则加速度不为零．
4．如图所示，高速摄像机记录了一名擅长飞牌、射牌的魔术师的发牌过程，虚线是飞出的扑克牌的轨迹，则扑克牌所受合外力F与速度v的关系正确的是(　　)
A
解析：做曲线运动的物体速度方向沿切线方向，而受到的合力应该指向运动轨迹曲线的内侧，由此可以判断B、C、D错误，A正确．
5．(多选)关于曲线运动，下列说法正确的是(　　)
A．做曲线运动的质点的瞬时速度方向在曲线运动轨迹的切线方向上
B．质点在恒力作用下不可能做曲线运动
C．质点做曲线运动时受到的合力方向与速度方向一定不在同一直线上
D．质点做曲线运动不一定有加速度
AC
解析：A对：做曲线运动的质点的瞬时速度方向在曲线运动轨迹的切线方向上．B错：质点在恒力作用下可能做曲线运动，例如平抛运动．C对：根据曲线运动的条件可知，曲线运动时受到的合力方向与速度方向不在同一直线上．D错：曲线运动是变速运动，故质点做曲线运动一定有加速度．
6．[教材P2(问题)改编]下列说法正确的是(　　)
A．离开砂轮的炽热微粒处于平衡状态
B．链球在手的牵引下做曲线运动，链球可能处于平衡状态
C．飞出去的链球受到一个向前的力
D．不计空气阻力，飞出去的链球做匀变速曲线运动
D
解析：离开砂轮的微粒受到外力作用，不是处于平衡状态，故选项A错误；链球在手的牵引下做曲线运动，链球所受合力不为零，链球不可能处于平衡状态，故选项B错误；飞出去的链球由于惯性向前运动，并不受到一个向前的力，故选项C错误；不计空气阻力，飞出去的链球只受重力，加速度不变，故链球做匀变速曲线运动，所以选项D正确．