内容正文:
1.曲线运动
【学习素养·明目标】 物理观念:1.知道什么是曲线运动,会确定曲线运动中速度的方向,知道曲线运动是变速运动.
2.知道物体做曲线运动的条件.
科学思维:通过生活实例总结曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件,培养观察能力和分析总结能力.
一、曲线运动的速度方向
1.曲线运动
质点运动的轨迹是曲线的运动.
2.速度的方向
质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.
3.运动性质
做曲线运动的质点的速度方向时刻发生变化,即速度时刻发生变化,因此曲线运动一定是变速运动.
二、物体做曲线运动的条件
1.当物体所受合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.
2.当物体加速度的方向与速度的方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)喷泉中斜射出的水流,其速度方向沿切线方向.
(√)
(2)曲线运动的速度可以不变.
(×)
(3)曲线运动一定是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动.
(√)
(4)做曲线运动的物体,加速度一定不为零.
(√)
(5)做曲线运动的物体所受的合力一定是变力.
(×)
2.关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A.曲线运动可能不是变速运动
B.曲线运动不可能是匀变速运动
C.做曲线运动的物体速度大小可能不变
D.做曲线运动的物体可能没有加速度
C [既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,所以曲线运动一定是变速运动,故A错误;在恒力作用下,物体做匀变速曲线运动,故B错误;做曲线运动的物体,速度大小可能不变,故C正确;做曲线运动的物体一定具有加速度,因为合外力不为零,故D错误.]
3.质点在一平面内沿曲线由P运动到Q,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,下列图象可能正确的是( )
A B
C D
D [做曲线运动的物体,其速度方向就是曲线上那一点的切线方向,曲线运动的轨迹向合外力的方向弯曲,而合外力的方向就是加速度的方向,故只有D项正确.]
曲线运动的性质
[观察探究]
1.如图所示,游乐场中的摩天轮在竖直面内转动.当乘客到达最高点时,乘客的速度沿什么方向?当摩天轮匀速转动时,乘客的速度是否发生变化?
提示:沿水平方向;乘客做曲线运动,速度方向不断变化.
2.如图所示,砂轮上打磨下来的炽热微粒沿什么方向飞出?如何确定物体在某一点的速度方向?
提示:从砂轮上打磨下来的炽热微粒沿脱落点的切线方向飞出,所以物体在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向.
3.为什么曲线运动一定是变速运动?
提示:由于曲线运动的速度方向时刻在变化,不论其速度大小是否变化,其速度一定变化,因此曲线运动一定是变速运动.
[探究归纳]
1.曲线运动的速度方向:曲线运动中某时刻的速度方向就是该相应位置点的切线方向.
2.曲线运动是变速运动:由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化,不管速度大小是否变化,因为速度是矢量,物体的速度时刻在变化,所以曲线运动一定是变速运动,一定有加速度,但加速度不一定变化.
3.运动的五种类型
轨迹特点
加速度特点
运动性质
直线
加速度为零
匀速直线运动
加速度不变
匀变速直线运动
加速度变化
变加速直线运动
曲线
加速度不变
匀变速曲线运动
加速度变化
变加速曲线运动
【例1】 下列说法正确的是( )
A.做曲线运动的物体速度方向一定发生变化
B.速度方向发生变化的运动一定是曲线运动
C.速度变化的运动一定是曲线运动
D.加速度变化的运动一定是曲线运动
A [做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化,故A正确;速度方向发生变化不是判断物体做曲线运动的条件,而是曲线运动的特点,如物体在弹簧作用下的往返运动,物体速度方向改变,但做直线运动,故B错误;速度是矢量,速度的变化包括大小和方向的变化,如匀变速直线运动,物体速度大小发生变化,但不是做曲线运动,故C错误;做直线运动的物体加速度也可以变化,如变加速直线运动,故D错误.]
曲线运动性质的两种判断方法
(1)看物体的合外力.若物体的合外力为恒力,则它做匀变速曲线运动;若物体的合外力为变力,则它做非匀变速曲线运动.
(2)看物体的加速度.若物体的加速度不变,则它做匀变速曲线运动;若物体的加速度变化,则它做非匀变速曲线运动.
1.2019年4月12日~14日,F1(世界一级方程式赛车锦标赛)中国大奖赛在上海举行.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
C [赛车沿弯道行驶