5.1 曲线运动 课件 2023-2024学年高一物理人教版(2019)必修第二册(共25张PPT)

(共25张PPT)
第五章 抛体运动
第1节 曲线运动
观看以下图片，尝试按照运动轨迹对物体运动情况进行分类。
汽车在平直的公路上行驶
火车在平直的轨道上行驶
50米短跑
卫星绕着地球运动
汽车转弯
旋转木马
轨迹是直线
轨迹是曲线
我们按照物体的运动轨迹可将物体的运动分为两类：
①运动轨迹是直线的称为直线运动。
②运动轨迹是曲线的称为曲线运动。
关于直线运动，你还记得呢些规律？关于曲线运动，你又知道多少？
1.知道什么是曲线运动。
2.知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是一种变速运动。
3.理解物体做曲线运动的条件。能用牛顿第二定律分析曲线运动的条件，掌握速度与合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。
知识点一：曲线运动及其速度的方向
1.曲线运动：
轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。
思考：曲线运动和直线运动相比，除运动轨迹不同，还有什么不同？
你能举例说明吗？
2.曲线运动的速度方向
除运动轨迹不同，还有曲线运动的速度方向在不断变化。例如运动员掷链球时的运动。
运动员掷链球的视频
运动员掷链球时，链球在手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，速度的方向在不断变化。
下面我们来研究做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向。
观察做曲线运动物体的速度方向
演 示
1、实验器材
白纸、几段弧形轨道、沾有红色印泥的钢球。
A
B
C
（1）在水平桌面上放一张白纸，白纸上摆一条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道。
（2）使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的 C 端滚入，钢球从出口 A 离开后会在白纸上留下一条运动的痕迹，即为钢球在 A 点的运动方向。
2、实验步骤
（3）拆去一段轨道，出口改在 B。用同样的方法可以记录钢球在 B 点的运动方向。
思考讨论：白纸上的印迹与轨道（曲线）有什么关系？
知识拓展：数学概念——曲线的切线
在初中数学里我们已经知道了圆的切线。对于其他曲线，切线指的是什么？
B
O
A
如图：过曲线上的 A、B 两点作直线，这条直线AB叫作曲线的割线。
切线
B
A
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 点的切线。
假设图中的曲线是某一质点在时间△t内的运动轨迹。这段时间内的位移
即为割线AB，平均速度的方向就是割线AB的方向。如果△t取得越小，平均速度的方向依次变为割线AC、AD、AE、AF…的方向。当△t→0时,割线就成了切线，即平均速度极限值即为A点的瞬时速度，它的方向便在过A的切线方向上。
B
A
切线
C
D
E
F
3、实验结论
曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。
火星飞出的方向为砂轮边缘上接触点的切线方向。
V火星
思考：请同学们结合已有知识来判定曲线运动是匀速运动还是变速运动？
速度是矢量，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。
注意事项
（1）变速运动指速度变化的运动。速度的变化有：速度大小变化、速度方向变化、速度大小和方向都变化。在物体运动的过程中，即使速度大小不变，但方向变化，仍为曲线运动。
（2）做曲线运动的物体，不管速度大小是否变化，只要其方向变化，速度就会发生变化，因此曲线运动必定是变速运动。
（3）作直线运动的物体，如果速度方向不变，其大小变化，也称为变速运动。
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？
那么，物体受什么样的力才会做曲线运动呢？
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。
知识点二：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。
观察钢球的运动轨迹视频
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。
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
2、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
飞镖的运动轨迹
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”。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。
1．物体受恒力作用，合力与速度成锐角，则物体做_______运动（选填“直线“或“曲线”），速率将_______ （选填“增大”或“减小”）。
曲线
增大
合外力
速度
2 ．当物体所受__________的方向与它的_______方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。
3、一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内（ ）
A、速度一定在不断地改变，加速度也一定不断地改变
B、速度方向一定不断地改变，加速度可以不变
C、速度大小可以不变，加速度一定不断地改变
D、速度可以不变，加速度也可以不变
B
4.如图所示的曲线为某同学抛出的铅球的运动轨迹(铅球视为质点),A、B、C为曲线上的三点.铅球在B点的速度方向是(　　)
A.由A指向B　　　 B.由B指向D
C.由B指向C D.由B指向E
B
一、曲线运动及其速度的方向
1、轨迹是曲线的运动
2、速度方向
（1）速度不断变化
（2）沿着曲线的切线方向
二、曲线运动的条件
物体所受合力方向跟它的速度方向不在同一直线上。