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人教版高一物理必修第二册第五章
《5.1曲线运动》
第五章 抛体运动
核心素养目标
1、物理观念:知道什么是曲线运动,理解曲线运动的速度方向,理解物体做曲线运动的条件。
2、科学思维:理解曲线运动是一种变速运动,会判断物体是做直线运动还是曲线运动。
3、科学探究:研究曲线运动的速度方向,通过实验归纳物体做曲线运动的条件。
4、科学态度与责任:了解生产、生活中的曲线运动。
教学目标
教学重点:1、什么是曲线运动
2.物体做曲线运动的方向的确定。
3、物体做曲线运动的条件。
教学难点:1.理解曲线运动是交速运动。
2、 用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件,能用曲线运动
情境导入
曲线运动
以上运动中,物体的轨迹都是曲线
物体运动轨迹是曲线的运动,叫做曲线运动
曲线运动中,物体的速度方向具有什么特点?
情境导入
观察:物体的运动轨迹
曲线运动:运动轨迹是曲线的运动;
任务探究一
概念:轨迹、位移
轨迹:运动物体所经过路径
位移:物体位置变化
X
Y
o
任务探究二
A
B
概念:割线、切线
割线:曲线上过两点的直线,叫做曲线的割线;
切线:B点非常接近A点时这条割线就叫做曲线在A点的切线;
B
割线
B
B
切线
任务探究三
做直线运动的物体的速度与运动轨迹重合。物体做曲线运动时,运动方向又是怎样的?
思考
放手时刻不同,练球飞出的方向相同吗?这说明了什么?
曲线运动的物体速度方向时刻在改变
任务探究四
思考:
做曲线运动的物体,在某一时刻的速度方向与轨迹有什么关系?
伞边各点水滴
砂轮微粒
踢出的足球
链球运动
卫星绕地运动
任务探究五
曲线运动的速度:
曲线运动中速度的方向?
质点在某一点(或某一时刻)速度方向,沿曲线在这一点的切线方向。
曲线运动变速运动:
做曲线运动的物体,速度的方向时刻改变,不同时刻速度方向不同。
V1
V2
V3
V3
V1
V2
V3
V4
任务探究六
思考:
飞机投放炸弹,炸弹为什么做曲线运动?
V1
G
V2
G
V3
G
任务探究七
曲线运动条件:
1)条件:
合外力方向与初速度方向不在一条直线上;
加速度方向与初速度方向不在一条直线上;
2)曲线运动→变速运动、合外力不为0:
曲线运动→速度方向改变→变速运动;
变速运动→有加速度→合外力不为0;
任务探究八
直线、曲线运动条件、特点
直线运动
1)如果物体不受力或所受的合外力为零,则物体必然做匀速直线运动;
2)如果物体所受合外力不为零,但合外力(或加速度)方向与速度方向在同一直线上,则物体将做变速直线运动;
曲线运动
1)如果物体所受合外力(或加速度)方向与速度方向不在同一直线上,则物体将做曲线运动;
2)曲线运动一定是变速运动,一定有加速度;
3)曲线运动物体的轨迹在速度与合外力所夹范围内,且逐渐向合外力方向弯曲;
任务探究九
任务探究十
导学探究
图2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?
答案 沿砂轮的切线方向
(2)微粒在离开砂轮前速度是否变化?
答案 是
(3)微粒做曲线运动时,加速度可以是零吗?为什么?
答案 不为零.因为速度的方向在变化,即速度在变化.
图2
曲线运动的速度方向
极限思想
曲线运动是变速运动
任务探究十一
小结
曲线运动的轨迹是曲线
曲线运动过的速度方向时刻在变化
曲线运动的速度方向沿该点的切线方向
曲线运动一定是变速运动
任务探究十二
物体运动性质
物体做匀速直线运动或静止
合外力为零或不受外力
合外力不为零
合外力方向
速度方向
同一直线上
不在同一直线上
变速直线运动
曲线运动
任务探究十三
任务探究十四物体做曲线运动的条件: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(动力学条件)结论延伸:做曲线运动的物体的加速度跟它的速度方向不在同一直线上(运动学条件)或在同一直线上
小结
直线运动
恒定→匀变速直线运动
→变加速直线运动
或不在同一直线上
曲线运动
恒定→匀变速曲线运动
→变加速曲线运动
判断直线还是曲线运动,关键看 跟 是否在同一直线上;判断匀速还是变加速,关键看是否恒定
任务探究十五
做曲线运动的物体,其轨迹弯曲方向与所受合外力方向之间的关系?
思考
做曲线运动的物体所受合外力方向指向运动轨迹凹的一侧
任务探究十六
[例2] 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,则图中扑克牌所受合力F与速度v关系正确的是( )
解析 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弯曲的内侧,由此可以判断B、C、D错误,A正确。
答案 A
任务探究十七
[例3] (2019·四川乐山高一期末)(多选)物体做曲线运动时,下列说法正确的是( )
A.速度一定变化 B.合力一定不为零
C.加速度一定变化 D.合力方向与速度方向一定不在同一直线上
解析 既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,所以曲线运动的条件是合力与速度不共线,一定存在加速度,曲线运动的物体受到的合外力一定不为零,故A、B正确;曲线运动一定存在加速度,但加速度可以恒定,故C错误;物体所受的合外力和它速度方向不在同一直线上,物体就是在做曲线运动,故D正确。
答案 ABD
任务探究十八
[例4] (多选)质量为m的物体,在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动,保持F1、F2不变,仅将F3的方向改变90°(大小不变)。物体可能做( )
答案 BC
任务探究十九
[针对训练2] 一个物体在力F1、F2、F3等几个力的共同作用下,做匀速直线运动。若突然撤去力F1,则物体( )
A.可能做曲线运动
B.不可能继续做直线运动
C.必然沿F1的方向做直线运动
D.必然沿F1的反方向做匀加速直线运动
解析 物体做匀速直线运动的速度方向与F1的方向关系不明确,可能是相同、相反或不在同一条直线上。因此,撤去F1后物体所受合力的方向与速度v的方向关系不确定,所以只有选项A正确。
答案 A
任务探究二十
小结方法总结 判断物体运动情况和性质的分析方法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→曲线运动判断物体做变速运动还是匀速运动的方法F合(或a)为0→匀速运动F合(或a)恒定→匀变速运动F合(或a)变化→非匀变速运动