粤教版（2019）物理必修第二册 1.1 曲线运动 课件(51张ppt）

第一章　抛体运动
①物理观念：能了解曲线运动的内涵，知道物体做曲线运动的条件；能从运动合成与分解的角度认识抛体运动；能综合分析生产生活中的抛体运动问题，解决一些相关的实际问题．具有与抛体运动相关的初步的运动观念．
②科学思维：能在熟悉的情境中运用抛体运动模型解决问题；能对平抛运动等问题进行分析推理，能具备将复杂运动分解为简单运动的物理思想；能用与抛体运动规律相关的证据说明结论并作出解释；能从不同角度分析解决抛体运动问题．
③科学探究：能完成“探究平抛运动的特点”等物理实验；能有针对性地提出可探究的物理问题；能在他人帮助下制订相关的探究方案，有根据器材调整实验方案的意识；
能获取数据、分析数据、提出猜想，形成与实验目的相关的结论；能撰写比较完整的实验报告，在报告中能呈现实验表格、数据分析过程及实验结论，能根据实验报告进行交流．
④科学态度与责任：通过对平抛运动特点的探究，能认识物理学是人们有意识探究而形成的对自然现象的描述与解释；能主动参加科技活动，有学习物理的内在动力；能体会物理学的技术应用对日常生活的影响．
本章不仅要认识抛体运动，同时要用合成与分解的观点对抛体运动进行分析．本章是运动学和动力学知识在曲线运动中的具体应用，是所学运动学和动力学知识的拓展和延伸．
第一节　曲线运动
学习目标
学法指导
1.认识曲线运动，知道曲线运动瞬时速度的方向
2．知道曲线运动是变速运动，速度的方向时刻在改变
3．知道物体做曲线运动的条件，学会对实例进行分析
4．知道曲线运动的性质与轨迹特点
5．理解曲线运动速度、合外力、运动轨迹之间的内在联系
1.通过生活中实例认识曲线运动，观察做曲线运动的物体运动的方向
2．通过实验理解什么样的力作用可使物体做曲线运动
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．切线
如图所示，当B点非常接近A点时，这条割线就叫作曲线A点的切线．
曲线运动的速度方向
2．速度方向
沿曲线在这一点的________方向．
3．运动性质
速度方向时刻在________，曲线运动一定是________运动．
切线
改变
变速
做曲线运动的物体的速度大小一定改变吗？其速度方向一定改变吗？
【答案】速度大小不一定改变，速度方向一定改变．
做曲线运动的物体，在运动过程中一定变化的物理量是 (　　)
A．速度 B．加速度
C．速率 D．平均速率
【答案】A
【解析】曲线运动的速度方向时刻改变，故A正确．
1．动力学角度：当物体所受合外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：当物体加速度的方向与速度的方向______________________时，物体做曲线运动．
物体做曲线运动的条件
不在同一直线上
不在同一直线上
(2020届杭州检测)关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是 (　　)
A．它所受的合外力可能为零
B．有可能处于平衡状态
C．速度的大小和方向一定时刻改变
D．受到的合外力方向与速度方向不在同一条直线上

【答案】D
【解析】既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以速度方向一定变化，物体受到的合外力一定不为零，物体一定不是处于平衡状态，故A、B、C错误；物体做曲线运动的条件是合外力与速度不在同一条直线上，故D正确．
多维课堂 | 素养初培
游乐场是大家喜爱的地方，里面的过山车备受欢迎．各地的过山车设计千姿百态，各不一样，有圆形的，有螺旋的，有翻转的，如图所示．过山车是一项惊险刺激的游戏项目．如果某次过山车沿水平圆形轨道匀速转动，行驶过程中速度的大小保持不变，请思考下列问题．
曲线运动的速度方向
(1)此过山车匀速转动时，其速度会发生变化吗？
(2)过山车做的是曲线运动，如何确定它在某一点时的速度方向？
(3)过山车做曲线运动时，加速度可以为零吗？为什么？
【答案】(1)会，因为速度方向时刻变化．
(2)过轨迹上的点沿运动的方向作曲线的切线即为速度方向．
(3)不可以．因速度有变化，故一定有加速度．
(2)关于速度的“一定”与“不一定”．
①“一定”：物体做曲线运动时，运动方向不断变化，即速度方向一定变化；
②“不一定”：物体做曲线运动时，速度的大小不一定变化．
2．曲线运动的性质
(1)一定是变速运动——由于物体做曲线运动的速度方向时刻在变化，不管速度大小是否改变，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．
(2)不一定是匀变速运动——曲线运动是否为匀变速运动取决于物体所受合外力的情况．合外力为恒力，物体做匀变速曲线运动；合外力为变力，物体做非匀变速曲线运动，即变速曲线运动．
[特别提醒]曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动．若曲线运动的加速度恒定，则为匀变速曲线运动．
精练1　在国际田联钻石联赛的上海站女子铅球决赛中，中国选手巩立姣以19.99米的成绩获得冠军．如图所示的曲线为铅球的运动轨迹(铅球可视为质点)．A、B、C为曲线上依次经过的三点，ED为曲线上B点的切线．关于铅球在B点的速度方向，下列说法正确的是 (　　)
A．沿AB方向 B．沿BC方向
C．沿BD方向 D．沿BE方向


【答案】C
【解析】铅球做曲线运动，轨迹由A到C，B点的速度方向沿轨迹在该点的切线方向，即BD方向，故C正确，A、B、D错误．
变式1　(2020届聊城三中段考)关于曲线运动，下列说法正确的是 (　　)
A．曲线运动的速度大小一定变化
B．曲线运动的速度方向一定变化
C．曲线运动的加速度一定变化
D．做曲线运动的物体所受的合力一定变化


【答案】B
【解析】曲线运动的速度大小可能不变，例如匀速圆周运动．故A错误；速度方向沿该点切线方向，不断变化，曲线运动的加速度一定不为零，但加速度可以是恒定的，例如平抛运动，故C、D错误，B正确．
变式2　如图所示，虚线MN为一小球在水平面上由M到N的运动轨迹，P是运动轨迹上的一点．四位同学分别画出了带有箭头的甲、乙、丙、丁来描述小球经过P点时的速度方向，其中描述准确的是 (　　)
A．甲 B．乙
C．丙 D．丁
【答案】C
【解析】某一时刻对应某一位置，此时的速度方向沿曲线上该点的切线方向，因此丙为P点的速度方向，C正确．
漂移是一种驾驶技巧，又称“甩尾”，车手以过度转向的方式令车子侧滑行走．通常相对于“咬地”过弯，漂移在路况急转弯赛车时用处很大，非常具有观赏性，图甲、乙是出现在表演或是路况变化较大的赛车活动中的漂移．请根据图丙思考下列问题．
物体做曲线运动的条件
(1)若图丙中前面汽车加速行驶，用线条和箭头画出汽车轨迹、速度、合外力的简单示意图．
(2)若图丙中前面汽车减速行驶，用线条和箭头画出汽车轨迹、速度、合外力的简单示意图．
【答案】(1)(2)如图所示．

2．物体的运动与合外力的关系
(1)合外力方向与物体的速度方向在同一条直线上时，物体做加速直线运动或减速直线运动．
(2)合外力方向与物体的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动．
3．应用
(1)F合与v0夹角θ和曲线运动速率变化的关系．
①θ为锐角时，曲线运动速率变大；
②θ为直角时，曲线运动速率不变；
③θ为钝角时，曲线运动速率变小．
(2)判断受力方向：做曲线运动的物体，运动轨迹必定在速度方向和所受合外力方向之间，且合外力方向(或加速度方向)一定指向轨迹的凹侧．
(3)判断轨迹弯曲的方向：做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指的方向弯曲．如图所示，抛出的石子在空中划出的弧线(图甲)、卫星绕地球运行的部分轨迹(图乙)．
精练2　如图为一个质点做匀变速曲线运动的轨迹示意图．已知在B点时的速度与加速度相互垂直，则下列说法正确的是 (　　)
A．D点的速率比C点的速率大
B．A点的加速度与速度的夹角小于90°
C．A点的加速度比D点的加速度大
D．从A到D加速度与速度的夹角先增大后减小
【答案】A
【解析】质点做匀变速曲线运动，加速度不变，C错误；由B点速度与加速度相互垂直可知，合外力方向与B点切线垂直且向下，故质点由C到D过程，合外力方向与速度方向夹角小于90°，速率增大，A正确；A点的加速度方向与速度方向夹角大于90°，B错误；从A到D加速度与速度的夹角一直变小，D错误．
变式3　小球在光滑的水平桌面上以速度v做匀速直线运动．当它受到沿桌面向外的水平力F作用时，如图所示，小球运动的轨迹可能是 (　　)
A．Oa B．Ob
C．Oc D．Od
【答案】D
【解析】由题图可知，在没有受到外力作用时小球在水平桌面上做匀速直线运动，当有外力作用时，并且力的方向向下，应该指向圆弧的内侧，故小球的运动方向可能是Od.故选D．
核心素养微专题
建立曲线运动模型
如图所示，运动场上正在举行运动会.400 m跑道上的运动员正快速通过弯道．
[建模过程]
(1)将运动员看作质点．
(2)画出弯道简图．
(3)运动员速度方向沿弯道切线方向，受力和加速度的方向指向弯道内侧，如图所示．
专练　翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目．如图所示，翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下，过M点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过A、B、C三点．下列说法正确的是 (　　)
A．过山车做匀速运动
B．过山车做变速运动
C．过山车受到的合外力等于零
D．过山车经过A、C两点时的速度方向相同

【答案】B
【解析】过山车做曲线运动，其速度方向时刻变化，速度是矢量，则过山车做变速运动．A错误，B正确；做变速运动的物体具有加速度，由牛顿第二定律可知过山车所受合外力一定不为零，C错误；过山车经过A点时速度方向竖直向上，经过C点时速度方向竖直向下，D错误．
课堂小练 | 素养达成
1．一质点从M点到N点做曲线运动，当它通过P点时，下列关于质点速度v和加速度a的关系图，可能正确的是 (　　)


【答案】A
【解析】物体做曲线运动时，速度方向沿曲线的切线方向，加速度方向指向曲线轨迹的凹侧，根据这一规律可知，本题选A．
2．质点在一平面内沿曲线由P点运动到Q点，如果用v、a、F分别表示质点运动过程中的速度、加速度和受到的合外力，下列图中可能正确的是 (　　)


【答案】D
【解析】由速度方向与轨迹在该点的切线方向一致可知A错误；由牛顿第二定律知a与F的方向一致，且指向轨迹的凹面，可判定B、C错误，D正确．

3．一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则 (　　)
A．质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B．质点速度的方向可能总与该恒力的方向垂直
C．质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D．质点单位时间内速率的变化量总是不变

【答案】C
【解析】若恒力的方向与质点原速度方向不同，则质点做曲线运动，速度方向与恒力方向可以不相同，A错误；质点做曲线运动时速度方向时刻改变，其方向不可能总与恒力的方向垂直，B错误；由牛顿第二定律可知，C正确；当物体做匀变速曲线运动时，单位时间内速率的变化量是变化的，D错误．
4．如图所示为质点做匀变速曲线运动轨迹的示意图，且质点运动到D点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则质点从A点运动到E点的过程中，下列说法正确的是 (　　)
A．质点在C点受到的合外力与D点受到的合外力一样大
B．质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°
C．质点经过D点时的加速度比经过B点时的加速度大
D．质点从B点到E点的过程中加速度方向与速度方向
的夹角先增大后减小
【答案】A
【解析】质点运动到D点时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则有A、B、C三点速度与加速度方向夹角大于90°，故B错误；质点做匀变速曲线运动，则有加速度不变，所以质点经过D点时的加速度与B点相同，所受合外力一样大，A正确，C错误；质点从B到E的过程中加速度方向与速度方向的夹角逐渐减小，故D错误．