课件45张PPT。第五章 抛 体 运 动
1.曲 线 运 动 一、曲线运动的速度方向
【思考】运动员投掷链球时,放手的时刻不同,链球飞出的方向不同,怎么确定链球在不同时刻的速度方向? 提示:运动轨迹的切线方向1.曲线运动方向的特点:
(1)物体做曲线运动的速度方向在_________。
(2)质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的_____
_____。
2.运动性质:曲线运动是_________。不断改变切线方向变速运动二、物体做曲线运动的条件
1. 2.关于物体的运动,以下描述正确的是_____。
①做曲线运动的物体,速度可能不变;
②做曲线运动的物体,其位移的大小可能等于物体的
路程;④⑥③做曲线运动的物体其加速度一定变化;
④如果物体做曲线运动,其速度方向时刻发生改变;
⑤如果物体做变速运动,其运动轨迹一定是曲线;
⑥如果物体做曲线运动,其加速度一定不为零。一 曲线运动方向的特点
1.曲线运动的速度:
(1)曲线运动中物体在某时刻(或某位置)的速度方向,就是运动轨迹曲线上这一点的切线方向。(2)速度是矢量,既有大小,又有方向。物体做曲线运动时,速度大小可能变化、可能不变化,速度方向一定变化。
2.曲线运动的分类:
(1)匀变速曲线运动:加速度恒定的曲线运动,即物体在恒力作用下的曲线运动。(2)变加速曲线运动:加速度不断变化的曲线运动,即物体在变力作用下的曲线运动。
【思考·讨论】
情境:“丢沙包”游戏曾经风靡南北,是一个经典的群体性游戏,极受孩子们欢迎。讨论:
(1)丢出的沙包在空中做什么运动? (模型建构)
提示:曲线运动。(2)沙包运动的速度在不同时刻有什么特点?曲线运动一定是变速运动吗? (科学思维)
提示:速度方向时刻发生变化,都沿该时刻曲线的切线方向;曲线运动一定是变速运动。【典例示范】
假如在弯道上高速行驶的赛车,突然后轮脱离赛车,关于脱离赛车后的车轮的运动情况,以下说法正确的是 ( )A.仍然沿着赛车行驶的弯道运动
B.沿着与弯道垂直的方向飞出
C.沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动,离开弯道
D.上述情况都有可能【解析】选C。赛车沿弯道行驶,任一时刻赛车上任何一点的速度方向都是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向。被甩出的后轮的速度方向就是甩出点轨迹的切线方向。选项C正确。【规律方法】曲线运动中判断某点速度方向的步骤
(1)找出物体运动轨迹的方向。
(2)确定该点的切线方向。
(3)画出带箭头的切线,箭头指向为该点的速度方向。
【母题追问】
1.在【典例示范】情境中,处在弯道上正常行驶的赛车,其速度的方向的特点?
【解析】在弯道上正常行驶的赛车,其速度不断变化,速度方向始终沿运动轨迹的切线方向。
答案:见解析2.在【典例示范】情境中,脱离轨道的赛车为什么会沿直线运动?
【解析】赛车脱离轨道时,其速度方向沿该点的切线方向,在其以后的运动过程中,由于惯性,赛车仍保持原来的运动方向,因此赛车脱离轨道后将做直线运动。
答案:见解析【补偿训练】
1.下列说法正确的是 ( )
A.曲线运动一定是匀速运动
B.曲线运动的速度方向可能不变
C.曲线运动一定是变速运动
D.曲线运动的速度大小一定发生变化【解析】选C。既然是曲线运动,它的速度方向必定是改变的,所以曲线运动一定是变速运动,故A、B错误,C正确;曲线运动的速度大小可以不变,故D错误。2.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【解析】选C。依据曲线运动特征可知: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C项正确。二 物体做曲线运动的条件
1.物体做曲线运动的条件:
(1)动力学条件:合外力与速度方向不共线是物体做曲线运动的充要条件,这包含三个方面的内容。
①速度不为零;
②合外力不为零;③合外力与速度方向不共线。
(2)运动学条件:加速度与速度方向不共线。2.合外力与运动轨迹的关系:曲线运动的轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间,而且向合力的方向弯曲,即合力指向轨迹的凹侧。3.合外力与速率的关系:
(1)合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做速率越来越大的曲线运动。
(2)合外力方向与速度方向的夹角始终为直角时,物体做速率不变的曲线运动。
(3)合外力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做速率越来越小的曲线运动。4.确定曲线运动的轨迹的方法:
(1)做曲线运动的物体,运动轨迹不断改变,其改变后的轨迹处在运动方向与合外力方向构成的夹角之间,且偏向合外力所指的一侧。
(2)若物体在恒力作用下做曲线运动,物体的运动轨迹越来越接近力的方向,但不会与力的方向相同。【思考·讨论】
情境:
小球在光滑桌面上沿直线运动。
讨论:
(1)小球在光滑桌面上的运动情况与从桌子边缘离开后的运动情况有何不同?(物理观念)提示:离开桌面前小球做匀速直线运动,离开桌面后小球开始做曲线运动。(2)小球的受力有何变化?与小球运动方向有何关系?(科学思维)
提示:在桌面上运动时,小球受力平衡;离开桌面后,小球受到竖直向下的重力,并且重力的方向与小球的运动方向不在同一直线上。【典例示范】
如图所示,一质点从M点到N点做曲线运动,当它通过P点时,其速度v和加速度a关系可能正确的是 ( )
【解析】选C。速度方向沿轨迹的切线方向,加速度指向轨迹的内侧,与速度方向一定不在同一条直线上,故C正确,A、B、D错误。【素养训练】
1.关于曲线运动,下列说法正确的是 ( )
A.物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B.物体在变力作用下一定做曲线运动
C.做曲线运动的物体,其速度大小一定变化
D.做曲线运动的物体,其速度方向与合力方向一定不在同一条直线上【解析】选D。物体在恒力作用下可能做曲线运动,故A错误;物体在方向始终与速度共线、大小改变的力作用下做直线运动,即物体在变力作用下可能做直线运动,故B错误;做曲线运动的物体,其速度大小可能不变,如竖直上抛运动中,对称的两个位置,速度大小相同,故C错误;物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一直线上,故D正确。2.子谦同学在探究物体做曲线运
动的条件时,将一条形磁铁放在桌
面的A位置,让小钢珠在水平桌面上以初速度v0运动,得
到小钢珠的运动轨迹。图中a、b、c、d哪一条为其运
动轨迹 ( )
A.a B.b C.c D.d【解析】选C。磁铁对小钢珠有吸引力,当磁铁放在位置A时,小钢珠运动过程中会受到磁铁的吸引,小钢珠逐渐接近磁铁,所以其运动轨迹是c,故C项正确。【补偿训练】
(多选)一物体受到两个外力的作用,沿某方向做匀速直线运动。若将其中一个力的方向旋转90°,保持这个力的大小和另一个力不变,则物体可能做 ( )
A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动
C.匀减速直线运动 D.轨迹为曲线的运动【解析】选B、C、D。旋转后两个力的合力与物体原来的运动的方向相同时,物体做匀加速直线运动;旋转后两个力的合力与物体原来的运动的方向相反时,物体做匀减速直线运动;旋转后两个力的合力与物体原来的运动的方向不共线时,物体的运动轨迹为曲线,由于旋转后合力不为零,则不能做匀速直线运动,故B、C、D正确。【拓展例题】考查内容:物体运动轨迹的判断
【典例示范】质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,则质点 ( )
A.一定做匀变速运动
B.一定做直线运动
C.一定做非匀变速运动
D.一定做曲线运动【正确解答】选A。物体受到三个共点的恒力作用而处
于平衡状态,当撤去恒力F1时,物体的合力与F1大小相
等、方向相反,说明物体受到的合力恒定不变,加速度
不变,物体做匀变速运动;在撤去F1之前,质点保持平衡,
有两种可能:一是质点处于静止状态,则撤去F1之后,它
一定做匀变速直线运动;二是质点处于匀速直线运动状
态,则撤去F1之后,质点可能做直线运动(条件是F1的方向和速度方向在一条直线上),也可能做曲线运动(条件是F1的方向和速度方向不在一条直线上),故A正确,B、C、D错误。
【课堂回眸】温馨提示：
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课堂检测·素养达标
1.(多选)下列关于曲线运动的说法,正确的是 ( )
A.速率不变的曲线运动是没有加速度的
B.曲线运动速度大小不一定变化
C.曲线运动的加速度一定是变化的
D.曲线运动速度方向一定变化
【解析】选B、D。做曲线运动的物体,速度方向一直在变,所以有加速度,故A错误;曲线运动的速度方向一直在变,但速度大小不一定变化,故B正确;曲线运动加速度不一定是变化的,比如匀变速曲线运动,加速度不变,故C错误;曲线运动的速度方向始终沿切线方向,一直变化,故D正确。
2.如图所示是一位跳水队员在空中完成动作时头部的运动轨迹,最后运动员以速度v沿竖直方向入水。则在轨迹的a、b、c、d四个位置中,头部的速度沿竖直方向的是 ( )
A.a位置 B.b位置 C.c位置 D.d位置
【解析】选C。物体做曲线运动,轨迹是曲线,任一点的切线方向为速度方向,由图可知,c点的速度方向竖直向下,故C正确。
3.如图所示是某品牌的电动车,当这种电动车在平直公路上行驶时,车前照灯的光束跟平直的道路吻合。当该车转弯时,其前、后车轮在地面上留下了不同的曲线轨迹,则此时照明灯光束的指向跟下列哪条轨迹相切 ( )
A.后轮的轨迹
B.前轮的轨迹
C.在车前、后轮连线中点的运动轨迹
D.条件不够,无法确定
【解析】选B。因为电动车的车灯固定在车头上,随前轮一起转动,所以照明灯光束的指向与前轮在地面上留下的曲线轨迹相切,故B正确。
4.一辆汽车在凹凸不平的地面上行驶,其运动轨迹如图所示,它先后经过A、B、C、D四点,速度分别是vA、vB、vC、vD , 请在图中标出各点的速度方向。
【解析】做曲线运动的汽车,其速度方向沿轨迹的切线方向。依次作出A、B、C、D各点运动的速度方向如图。
答案:见解析
情境:
“歼-20A”型战斗机列装空军作战部队,意味着中国是继美国之后世界上第二个走完第五代战斗机论证评价、设计、研发、原型机测试、定型生产、最终服役全部阶段的国家。
问题:(1)如果歼-20A在某次飞行过程中沿曲线MN加速向上爬升,请问在飞行过程中其所受合力与速度方向具有怎样的关系?
(2)在图中最能表示歼-20A在P点的速度方向与其受到合力方向的分别是?
【解析】(1)由于歼-20A沿曲线加速爬升,所以其所受合力方向与速度方向的夹角为锐角。
(2)由于速度方向与轨迹切线方向一致,所以在P点的速度方向沿该点运动轨迹的切线方向是③;由于歼-20A所受合力方向与速度方向的夹角为锐角,所以它所受合力应该为②。
答案:见解析
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课时素养评价 一
曲 线 运 动
(15分钟 30分)
一、选择题(本题共4小题,每题5分,共20分)
1.我们见过在砂轮上磨刀具的情形。当刀具与快速旋转的砂轮接触时,就会看到一束火星从接触点沿着砂轮的切线飞出,这些火星是刀具与砂轮接触时擦落的炽热微粒,对此现象,下列描述中错误的是 ( )
A.火星微粒由于惯性而做匀速直线运动
B.火星微粒被擦落时的速度为零,所以做自由落体运动
C.火星微粒飞出的方向就是砂轮跟刀具接触处的速度方向
D.火星微粒都是从接触点沿着砂轮的切线方向飞出的
【解析】选B。微粒在擦落前做圆周运动,擦落后由于惯性要沿着原来的速度方向继续运动,微粒飞出的方向就是砂轮上跟刀具接触处的速度方向,微粒由于惯性而沿着离开砂轮时的切线方向,即速度方向飞出,故A正确;微粒被擦落时的速度不为零,微粒的运动不是自由落体运动,故B错误;微粒飞出的方向就是砂轮上跟刀具接触处的速度方向,即从接触点沿着砂轮的切线方向飞出的,故C、D正确。
2.一质点从a点运动到d点的轨迹如图所示,速度方向图示正确的位置是( )
A.d点 B.c点 C.b点 D.a点
【解析】选C。做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向,故速度方向图示正确的位置是b点,故C正确。
3.一质点在光滑水平面上以速度v0做匀速直线运动,当运动到P点时突然受到一个与v0在同一水平面的恒力F的作用,图中a、b、c、d表示质点此后的一小段运动轨迹,其中正确的是 ( )
【解析】选C。质点做匀速运动时,受力平衡,突然受到一个与运动方向不在同一直线上的恒力F作用时,合外力方向与速度方向不在同一直线上,所以质点一定做曲线运动,且合外力的方向指向弯曲的方向;A图中在F方向与轨迹的延长线上二者可能会相交,这是不可能的,故A错误;B、D图中力F的方向不能指向轨迹的外侧,故B、D错误;C图中合外力的方向指向弯曲的方向,故C正确。
4.一质点做曲线运动,在运动的某一位置,它的速度方向、加速度方向以及所受合外力的方向之间的关系是 ( )
A.速度、加速度、合外力的方向有可能都相同
B.加速度方向与合外力的方向一定相同
C.加速度方向与速度方向一定相同
D.速度方向与合外力方向可能相同,也可能不同
【解析】选B。质点做曲线运动,合力的方向与速度方向一定不在同一条直线上,故A错误,D错误;根据牛顿第二定律知,加速度的方向与合外力的方向一定相同,故B正确;质点做曲线运动,合力的方向与速度方向不同,则加速度方向与速度方向不同,故C错误。
二、计算题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
5.跳伞表演是人们普遍喜欢的观赏性体育项目,如图所示,当运动员从直升飞机上由静止跳下后,在下落过程中打开降落伞之前,某时刻开始受到水平风力的影响。
请问从运动方向与风力方向的关系的角度分析,此后运动员将做什么运动?
【解析】在受到水平方向的风力之前,运动员已经获得了竖直向下的速度,当受到水平风力后,由于运动员此时所受的合力方向与速度不在同一条直线上,所以在打开降落伞之前,运动员将做曲线运动。
(10分钟 20分)
6.(6分)一质点从A开始沿曲线AB运动,M、N、P、Q是轨迹上的四点,M→N质点做减速运动,N→B质点做加速运动,图中所标出质点在各点处的加速度方向正确的是 ( )
A.M点 B.N点
C.P点 D.Q点
【解析】选C。根据轨迹弯曲的方向,可以判定质点受力的方向大体向上;故N、Q一定错误,而在M→N过程质点做减速运动,故力与速度夹角应大于90°;N→B质点做加速运动,力与速度方向的夹角应小于90°;故只有P点标的正确;故A、B、D错误,C正确。
7.(14分)在刺客联盟中离枪的子弹在空中划出一道优美的弧线,然后准确击中目标。子弹离开枪口时的速度很大,当子弹沿水平方向射出后,其运动轨迹真的是直线吗?请从子弹速度方向与其所受重力方向的关系出发加以分析。
【解析】现实中离开枪口的子弹的运动轨迹不是直线。由于子弹的速度方向与其受到重力的方向不在同一直线上,子弹的运动轨迹会向下弯曲,所以严格来说,子弹做的是曲线运动。只不过由于子弹速度太快,在枪的最佳射程之内,可以把子弹近似看成直线飞行。
答案:见解析
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