2020-2021学年教科版（2019）必修第二册 1.1认识曲线运动 课件（46张PPT）

第一章　抛体运动
1.认识曲线运动
必备知识·自主学习
一、随处可见的曲线运动　曲线运动的速度方向
【情境思考】
如图长袖舞演员将长长的袖子在空中摇摆,形成美丽的弧线,袖子上的某点的速度方向与该点的切线方向是否相同?
提示:相同。
1.曲线运动:物体_________是曲线的运动。
2.曲线运动的速度方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的_________。
3.曲线运动的性质:曲线运动中速度的方向是_____(选填“不变化”或“变化”)
的,所以曲线运动是_____运动。
运动轨迹
切线方向
变化
变速
二、物体做曲线运动的条件
【情境思考】
足球被运动员踢出后,在空中飞行的过程中,不计空气阻力,足球为什么会做曲线运动?

提示:足球所受重力的方向与它的速度方向不在同一直线上。
1.从动力学角度:当运动物体所受_______的方向跟它的速度方向不在同一直线
上时,物体就做曲线运动。
2.从运动学角度:当_______的方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运
动。
合外力
加速度
【易错辨析】
(1)曲线运动一定是变速运动。 ( )
(2)做曲线运动的物体,速率一定发生变化。 ( )
(3)做曲线运动的物体,速度一定发生变化。 ( )
(4)做曲线运动的物体,加速度一定发生变化。 ( )
(5)曲线运动的加速度可以一直为零。 ( )
(6)在平衡力作用下,物体可以做曲线运动。 ( )
(7)在恒力作用下,物体可以做曲线运动。 ( )
√
×
√
×
×
×
√
关键能力·合作学习
知识点一　曲线运动速度方向的特点
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:加速度变化的曲线运动,即物体在变力作用下的曲线运动。
【问题探究】
“丢沙包”游戏是一个经典的群体性游戏,非常受孩子们的欢迎。
(1)沙包被丢出后,其运动速度一定变化?
提示:一定变化。
(2)沙包的运动一定是变速运动?
提示:一定是变速运动。
【典例示范】
【典例】
(2020·扬州高一检测)如图所示,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.仍然沿着汽车行驶的弯道运动
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。脱离的后轮的速度方向就是脱离点所在轨迹的切线方向。所以C选项正确。
【素养训练】
如图为水平桌面上的一条弯曲轨道。钢球进入轨道的M端沿轨道做曲线运动,它从出口N端离开轨道后的运动轨迹是 (　　)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.a B.b C.c D.d
【解析】选C。物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上,速度的大小可以不变,但方向时刻变化,由于外力的作用,钢球的状态不断改变,当离开末端时,由于惯性,仍保持原来运动的方向,即沿着曲线的切线方向,故C正确,A、B、D错误。
【加固训练】
　　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.高台跳水比赛时,运动员起跳后在空中做出各种动作,最后沿竖直方向进入水中。若此过程中运动员头部连续的运动轨迹示意图如图中虚线所示,a、b、c、d为运动轨迹上的四个点。关于运动员头部经过这四个点时的速度方向,下列说法中正确的是 (　　)
A.经过a、b、c、d四个点的速度方向均可能竖直向下
B.只有经过a、c两个点的速度方向可能竖直向下
C.只有经过b、d两个点的速度方向可能竖直向下
D.只有经过c点的速度方向可能竖直向下
【解析】选B。由于曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向,所以在图中的a点速度方向可能竖直向下,b点的速度方向竖直向上,c点的速度方向可能竖直向下,d点的速度方向竖直向上,故B正确,A、C、D错误。
知识点二　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。
(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。
【问题探究】
如图喷出的水,为什么做曲线运动?

提示:喷出的水所受的合力(重力)与喷出的水的速度不在一条直线上。
【典例示范】
【典例】
如图为赛车弯道超车的图示,外侧的赛车在水平弯道上加速超越前面的赛车。若外侧的赛车沿曲线由M向N行驶,速度逐渐增大。如图中A、B、C、D分别画出了外侧的赛车在弯道超车时所受合力F的四种方向,你认为正确的是(　　)
【解析】选B。赛车做的是曲线运动,赛车受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧,由于赛车是从M向N运动的,并且速度在增大,所以合力与赛车的速度方向的夹角要小于90°,故B正确,A、C、D错误。
【素养训练】
1.(2020·泰州高一检测)在足球场上罚任意球时,运动员踢出的足球,在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门,守门员“望球莫及”,轨迹如图所示。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向,下列说法中正确的是 (　　)
A.合外力的方向与速度方向在一条直线上
B.合外力的方向沿轨迹切线方向,速度方向指向轨迹内侧
C.合外力方向指向轨迹内侧,速度方向沿轨迹切线方向
D.合外力方向指向轨迹外侧,速度方向沿轨迹切线方向
【解析】选C。足球做曲线运动,则其速度方向为轨迹的切线方向,根据物体做曲线运动的条件可知,合外力的方向一定指向轨迹的内侧,故C正确。
2.设想如果自行车轮子没有了挡泥板,当轮子上所粘的泥巴因车轮快速转动而被甩落时,如果不考虑空气阻力的作用,下列说法正确的是 (　　)

A.泥巴在最初一段时间内,将做匀速直线运动
B.任何情况下被甩落,泥巴都是做曲线运动
C.泥巴离开轮子时的速度方向没有任何规律可循
D.泥巴做曲线运动的条件是所受重力与它的速度方向不在同一直线上
【解析】选D。泥巴在离开轮子的瞬间,若速度的方向竖直向上或竖直向下,则速度的方向与重力的方向相反或相同,泥巴将做直线运动,在其余的情况下泥巴速度的方向与重力的方向不在同一条直线上,所以将做曲线运动,故A、B错误,D正确;泥巴离开轮子时的速度方向与轮子的切线的方向是相同的,故C错误。
【加固训练】
　　(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】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
【解析】选A。质点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,质点的合力与F1大小相等、方向相反,说明质点受到的合力恒定不变,加速度不变,质点做匀变速运动;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。
曲线运动
特点
1.速度方向不断变化。
2.质点在某点速度方向，沿曲线切线方向。
分类
1.匀变速曲线运动（a不变）
2.变加速曲线运动（a改变）
条件
动力学：合外力与速度不共线
运动学：加速度与速度不共线
合外力与轨迹的关系
合外力与速率的关系
轨迹：始终夹在合外力与速度的方向之间，合外力指向凹侧
速率：锐角时，速率增加；钝角时，速率减小；直角时，速率不变。
【体育情境】
2019年1月21日,李娜正式入选国际网球名人堂,成为亚洲网坛第一个享受此项荣誉的球员。
情境·模型·素养
探究:
如图是我国著名网球运动员李娜精彩的比赛瞬间,如果网球离开球拍后,沿图中虚线做曲线运动,则:
(1)图中画出的各点的速度方向是否正确?
(2)网球离开球拍后,忽略空气阻力,网球做匀变速运动吗?
【解析】(1)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,故v2方向正确,v1方向、v3方向、v4方向均错误。
(2)网球离开球拍后,忽略空气阻力,网球只受重力,加速度恒定,故网球做匀变速运动。
答案:(1)v2方向正确,v1方向、v3方向、v4方向错误
(2)网球做匀变速运动
【生产情境】
“歼-20”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。
探究:(1)如果歼-20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夹角有何特点?
(2)在图中最能表示歼-20在P点的速度方向与其受到合力方向的分别为哪个?
【解析】(1)由于歼-20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点的速度方向是③;由于歼-20所受合力方向与速度方向的夹角为锐角,所以它所受合力方向应该为②。
答案:见解析
课堂检测·素养达标
1.(2020·泰州高一检测)某质点在一段时间内做曲线运动,则在此段时间内 (　　)
A.速度可以不变,加速度一定在不断变化
B.速度可以不变,加速度也可以不变
C.速度一定在不断变化,加速度可以不变
D.速度一定在不断变化,加速度一定在不断变化
【解析】选C。既然是曲线运动,它的速度方向必定是改变的,那么速度也就一定在变化,但加速度可以不变,故A、B、D错误,C正确。
2.如图的陀螺是民间较早的娱乐工具,也是我们很多人小时候喜欢玩的玩具。从上往下看(俯视),若陀螺立在某一点顺时针匀速转动,此时滴一滴墨水到陀螺,则被甩出的墨水径迹可能如图中的 (　　)
【解析】选D。陀螺的边缘上的墨水从切线方向飞出,所以A、B错误;陀螺立在某一点顺时针匀速转动,所以墨水滴的方向要与顺时针方向的前方一致,故C错误,D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,则此时前照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,所以前照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.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)后,物体可能做 (　　)
A.加速度大小为 的匀变速直线运动
B.加速度大小为 的匀变速直线运动
C.加速度大小为 的匀变速曲线运动
D.匀速直线运动
【解析】选B。物体在F1、F2、F3三个共点力作用下做匀速直线运动,三力平衡,
必有F3与F1、F2的合力等大反向,当F3大小不变,方向改变90°时,F1、F2的合力
大小仍为F3,方向与改变方向后的F3夹角为90°,故F合= F3,加速度a= ,则
物体可能做加速度大小为 的匀变速直线运动,可能做加速度大小为 的匀
变速曲线运动,故B正确,A、C、D错误。
5.一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各点的速度方向如图。

答案:见解析