第五章曲线运动

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名称 第五章曲线运动
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2018-12-27 18:11:27

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文档简介

第五章?? 曲线运动
第一节? 曲线运动
?? 一、曲线运动:
思考1:什么叫曲线运动?请举例说明。
物体运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。
例如:导弹所做的运动;汽车转弯时所做的运动;人造卫星绕地球的运动等等。
思考2:曲线运动和直线运动除了轨迹不同外,还有什么区别呢?
曲线运动中速度方向是时刻改变的。
二、曲线运动的速度方向:
思考:怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻的速度方向呢?(放录像)
?? ⑴、在砂轮上磨刀具时,刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出。
⑵、撑开的带着水的伞绕伞柄旋转,伞面上的水滴沿伞边各点所划圆周的切线方向飞出。
总结:质点在某一点(或某一时刻)的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向。
强化训练:
曲线滑梯如图所示,试标出人从滑梯上滑下时在A、B、C、D各点的速度方向。
三、曲线运动的本质:
思考1:曲线运动是变速运动吗?
由于曲线运动中速度的方向一定是时刻改变的,所以曲线运动是变速运动。
思考2:做曲线运动的物体一定具有加速度吗?
由于曲线运动是变速运动即Δv≠0,故由a=Δv/ Δ t
可得做曲线运动的物体一定具有加速度。
?? 四、物体做曲线运动的条件:
??? 实验:一个在光滑水平面上做直线运动的钢珠,如果在钢珠运动的路线旁放一块磁铁,钢珠就偏离原来的方向而做曲线运动。
思考:物体在什么条件下才做曲线运动呢?
当物体所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线时,物体就做曲线运动。
强化训练:
??? 1、关于曲线运动,下列说法正确的是:( AB )
??? A、曲线运动一定是变速运动。
??? B、曲线运动速度的方向不断的变化,但速度的大小可以不变。
C、曲线运动的速度方向可能不变。
??? D、曲线运动的速度大小和方向一定同时改变。
??? 2、物体在力F1、F2、F3的共同作用下做匀速直线运动,若突然撤去外力F1,则物体的运动情况是:( CD )
??? A、必沿着F1的方向做匀加速直线运动。
??? B、必沿着F1的方向做匀减速直线运动。
??? C、不可能做匀速直线运动。
D、可能做直线运动,也可能做曲线运动。
?
第二节? 质点在平面内的运动
?? 一、合运动和分运动:
?? 实验演示:
⑴、在长约80—100cm,一端封闭的管中注满清水,
水中放一个由红蜡做成的小圆柱体R(要求它能在水中
大致匀速上浮),将管的开口端用胶塞塞紧。
⑵、将此管紧贴黑板竖直倒置,蜡块就沿玻璃管匀速上升,做直线运动,记下它由A移动到B所用的时间。
⑶、然后,将玻璃管重新倒置,在蜡块上升的同时,将玻璃管水平向右匀速移动,观察到它是斜向右上方移动的,经过相同的时间,它由A运动到C。
?? 实验思考:
思考1:丙图中红蜡块实际发生的运动是什么?
红蜡块实际发生的是由A到C的运动。
思考2:丙图中红蜡块可看成同时参与了哪两个运动?
红蜡块可看成是同时参与了下面两个运动:在玻璃管中竖直向上的运动(由A到B)和随玻璃管水平向右的运动(由A到D)。
思考3:丙图中由A到C的运动与由A到B的运动和由A到D的运动有什么关系呢?
⑴、红蜡块沿玻璃管在竖直方向的运动(由A到B)和随管做的水平方向的运动(由A到D)叫做分运动。红蜡块实际发生的运动(由A到C)叫做合运动。
⑵、合运动与分运动具有等时性。
⑶、各个分运动具有独立性。
思考4:如何表示红蜡块在运动过程中的位置、轨迹、速度和位移呢?
?⑴、位置:建立直角坐标系用坐标(x,y)表示。x=vxt,y=vyt
?
⑵、轨迹:用x、y两个变量的方程表示。y=vy x/ vx
?
二、运动的合成和分解:
思考1:什么叫运动的合成和运动的分解?
⑴、已知分运动求合运动叫运动的合成。
⑵、已知合运动求分运动叫运动的分解。
思考2:运动的合成和分解的对象是什么?
运动的合成和分解是对速度v、加速度a和位移s等这些矢量的合成和分解。

??? 实例探究:
例1、如图所示,人用绳通过定滑轮拉物体A,当人匀速前进时,求:物体A做什么样的运动?
解析:物体A的速度和绳拉出的速度相等。
人拉绳时,人的运动是合运动。
其一个分运动是随绳且沿绳的方向的运动。
其另一个分运动是垂直于绳且以定滑轮为圆心的摆动。
所以,如图分解可得:vA=v0·cosθ
由于θ在变小,故vA将逐渐变大。
所以物体A在做加速直线运动。
例2、如果在前面所做的实验中玻璃管长90cm,红蜡块由
玻璃管的一端沿管匀速的坚直向上运动,同时匀速地水平移动
玻璃管,当玻璃管水平移动了80 cm时,红蜡块到达玻璃管的另一端。整个运动过程所用的时间为20s,求:红蜡块运动的合速度为多少?
解法一:
蜡块的水平分位移x=0.8 m,竖直分位移y=0.9 m,
据平行四边形定则得:
合位移

解法二:
求出两个分速度:
水平:
竖直:
合:
[题后总结]后一种方法是基本解法,适合于求解不是匀速运动的一般情况和匀速运动的特殊情况。
??? 巩固训练:
??? 1、关于运动的合成与分解的说法中,正确的是:(? AD? )
A、合运动的位移为分运动的位移的矢量和。
B、合运动的速度一定比其中一个分速度大。
C、合运动的时间为分运动时间之和。
D、合运动的时间与各分运动时间相等。
2、如图所示,试分析小船靠岸时的合运动与分运动。
[参考答案]
①、小船实际向左的运动是合运动。
②、随绳的运动是分运动一。
③、垂直绳的摆动是分运动二。
3、飞机以速度v斜向上飞行,方向与水平方向成30o角。
??? ⑴、分析飞机的合运动和分运动。
??? ⑵、求出水平方向的vx和竖直方向的vy。
?
专题:小船渡河问题探究
例:河宽d,船速为v船,水流速度为v水,船速v船与河岸的夹角
为θ,如图所示。求:
⑴、渡河所用的时间,并讨论θ=?时渡河时间最短。
⑵、怎样渡河,船的位移最短?
(一)、渡河时间探究:
思考1:假设船在静水中渡河,时间为多少?
如果船在静水中渡河,我们可以把v船如图分解,从图上
可以看出:真正起到渡河效果的是v船在垂直于河岸方向上的分速度
v1,故船在静水中的渡河时间为:
思考2:θ=?时渡河时间最短?
当θ=900时,即船头垂直对岸行驶时,渡河时间最短,且最短时间为:
思考3:如果水是流动的,渡河时间以及最短时间又将为多少?
如果水是流动的,根据运动的独立性原理,渡河时间不会因水
的流动而改变,故船在动水中的渡河时间以及最短时间与在静水中
情况相同。
(二)、渡河位移探究:
思考:船在动水中渡河时的位移大小和方向,取决于什么?
船在动水中渡河时的位移大小和方向,取决于船速和水速的
合速度方向。
讨论1:当v船>v水时,合位移最短为多少?
如图所示,当v船>v水,且v合垂直河岸时,合位移最
短,且为河宽d。
讨论2:当v船<v水时,合位移最短为多少?
如图所示,当v船<v水,且v合沿圆的切线方向时,合
位移最短,且为
三、课堂练习:
一条河宽400m,水流的速度为0.25m/s,船相对静水的速度0.5m/s。求:
  ⑴、要想渡河的时间最短,船应向什么方向开出?渡河的最短时间是多少?此时船沿河岸方向漂移多远?
  ⑵、要使渡河的距离最短,船应向什么方向开出?
⑶、船渡河的时间与水流速度有关吗?
?
?
?
?
?
?
?
?
第三节? 抛体运动的规律
一、抛体运动:
思考1:什么叫抛体运动?
将物体以一定的初速度抛出,不计空气阻力,物体只在重力作用下所
做的运动叫做抛体运动。
??? 思考2:什么叫平抛运动?
初速度沿水平方向的抛体运动叫做平抛运动。
二、平抛运动的条件:
思考:物体做平抛运动的条件是什么?
⑴、物体具有水平方向的初速度。
⑵、运动过程中物体只受重力。
三、平抛运动的性质:
思考1:平抛运动是直线运动还是曲线运动?
曲线运动.
思考2:平抛运动为什么是曲线运动?
因为合外力(重力)方向与速度方向不再一条直线上。
四、平抛运动的研究方法:
思考:
因为平抛运动是匀变速曲线运动,较直线运动复杂。那么,我们可以用什么样的方法研究平抛运动,就可以使复杂的问题简单化呢?
?
运动的分解法。
?
五、平抛运动的分解:
思考1:平抛运动的分运动可以分解在哪两个方向上?
平抛运动可以分解为水平方向和竖直方向的两个分运动。
思考2:做平抛运动的物体在水平方向上做的是什么样的运动呢?为什么?
水平方向:匀速直线运动。因为水平方向物体不受力,但物体有一个初速度,因此在水平方向上由于惯性,物体做匀速直线运动。
思考3:做平抛运动的物体在竖直方向上做的是什么样的运动呢?为什么?
实验演示:用平抛、竖落轨迹演示器演示小球的平抛、竖落运动。
用小锤打击弹性金属片时,A球就向水平方向飞出,做平抛运动,
而同时B球被松开,做自由落体运动。
实验现象:A、B两球在竖直方向上的运动是完全相同的。
实验结论:平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。
同样,我们还可以运用“平抛物体运动的频闪照片”来进一步证
明做平抛运动的物体在水平方向和竖直方向上的运动情况。(方法:测量与计算。)
由此可见:
?
?
六、平抛物体的位置:
思考:平抛物体的位置如何确定呢?
如果以水平方向为x轴,以竖直向下为y轴,以抛出点为坐标原点建立坐标系,并从这一时刻开始计时,则物体在任意时刻的坐标为:(x,y)且x=v0t,。
七、平抛运动的轨迹:
思考:平抛运动的轨迹是什么呢?
由x=v0t和消去t得到,对于一个具体的平抛运动,v0和g是常数,所以这是初中学过的抛物线方程,即平抛运动的轨迹是一段抛物线。
八、平抛运动的位移规律:
思考:平抛运动的水平位移、竖直位移及合位移的大小和方向如何?
水平位移:
竖直位移:
合位移的大小:
合位移的方向:可用s与x轴正方向的夹角α表示,α满足下述关系:
九、平抛运动的速度规律:
思考1:平抛运动的水平速度、竖直速度及合速度的大小和方向如何?
水平速度:vx = v0
竖直速度:vy = gt
合速度的大小:
合速度的方向:可用vt与x轴正方向的夹角β表示,β满足下述关系:
思考2:平抛运动末速度的反向延长线交在何处?
推导:由平抛运动规律得:

所以:
故:交在水平位移的中点处。
十、斜抛运动:
思考:斜抛运动应如何分解呢?它的两个分运动分别是什么运动?
我们可以把斜向初速度分解为水平方向和竖直方向,水平方向由于不受力,仍然做匀变速直线运动,竖直方向由于受到重力作用,做的是加速度为g的竖直上抛或竖直下抛运动。
实例探究:
?? 1、一架飞机水平匀速飞行,从飞机上每隔一秒钟释放一个铁球,先后共释放四个,如果不计空气阻力,则四个球:(?? C? )
A、在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是等间距的。
B、在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是不等间距的。
C、在空中任何时刻总在飞机下方排成竖直的直线,它们的落地点是等间距的。
D、在空中任何时刻总在飞机下方排成竖直的直线,它们的落地点是不等间距的。
?
2、平抛一物体,当抛出1s后它的速度与水平方向成45o角,落地时速度方向与水平方向成60o角。求:⑴、物体的初速度。⑵、物体的落地速度。
3、一架老式飞机高处地面0.81km的高度,以2.5×102km/h的速度水平飞行,为了使飞机上投下的炸弹落在指定的目标,应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹?不计空气阻力。
第四节? 实验:研究平抛运动
思考1:本实验的目的是什么?   ⑴、描出平抛物体的运动轨迹。   ⑵、求出平抛物体的初速度。   思考2:本实验的原理是什么?   让小球做平抛运动,利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。
然后,建立坐标系,测量出水平位移x和竖直位移y,因为:x=v0t;y=gt2/2。故平抛物体的初速度:   思考3:本实验用到哪些器材?
斜槽、重垂线、坐标纸、图钉、木板、铅笔、小球和刻度尺。   思考4:本实验的步骤如何设计?
⑴、安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,可用平衡法调整斜槽,即将小球轻放在斜槽平直部分的轨道上,如小球能在任意位置静止,就表明水平程度已调好。
⑵、调整木板:用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行,然后把重锤线方向记录到钉在木板上的白纸上,固定木板,使在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置保持不变。
⑶、确定坐标原点:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O,O即为坐标原点。
⑷、描绘运动轨迹:用铅笔的笔尖轻轻地靠在木板的平面上,不断调整笔尖的位置,使从斜槽上滚下的小球正好碰到笔尖,然后就用铅笔在该处白纸上点上一个黑点,这就记下了小球球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同,用同样的方法可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸,用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。
思考5:本实验的注意事项有哪些?
⑴、保证斜槽末端点的切线水平,方木板竖直且与小球下落的平面平行,并使小球运动时靠近木板,但不接触。   ⑵、小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。   ⑶、小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,应是小球在槽口时,球的重心在木板上的水平投影点,位于槽口末端上方r处(r为小球半径)。   ⑷、小球在斜槽上开始滚下的位置要适当,以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。   ⑸、要选取距O点远些的点来计算小球的初速度,并多次测量取平均值,这样可减小误差