内容正文:
1.1曲线运动
截止到目前为止,我们只研究了物体沿一条直线的运动。事实上,自然界中很多运动的轨迹并不是直线,而是曲线。篮球比赛中,运动员奋力投篮,篮球在空中划过一条弧线进入篮筐。亿万年来地球在接近圆形的轨道上,围绕太阳不停地运转。
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同学们一定还能列举出更多的物体沿曲线轨迹运动的例子,比如:旋转木马、过山车...甚至我们走路时拐一个弯。我们把运动轨迹是曲线的运动称为曲线运动。
从这一章开始我们研究曲线运动
生活中的曲线运动
嫦娥四号在月球背面软着陆
一、曲线运动的速度方向
物体做直线运动时,速度方向与运动的轨迹一致,同学们不妨猜想一下,物体作曲线运动时,速度方向又是怎样的呢?
同学们或许会猜想:速度方向与位移方向一致,由起点指向终点。亦或是与曲线轨迹一致,是弯曲的。亦或是沿曲线的切线方向。亦或是...但不论你做如何的猜想,请注意,速度是矢量,在每一个瞬间的方向是唯一确定的。
需要说明的是:这里的速度指的是曲线运动的瞬时速度。
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在水平桌面上放一张白纸,白纸上摆一条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道。使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的C端滚入,钢球从出球在A、B点的运动方向。离开后会在白纸上留下一条运动的痕迹,白纸上的印迹与轨道(曲线)有什么关系?
演示
A
B
C
我们可以通过一个小实验,来体会做曲线运动物体的速度方向:
在细线的一端拴上一小块橡皮,抓住细线的另一端,轮动橡皮,使它沿圆周轨迹运动,如果突然放手,橡皮会飞出,我们发现,在不同的瞬间放手,橡皮飞出的线路也是不同的,这一现象说明了什么呢?
一切物体都具有惯性,松手后,橡皮将沿原来的速度方向继续运动一小段距离,由此反推回去,可知:松手的瞬间橡皮的速度方向也是各不相同的。可见,曲线运动的速度方向是不断改变的。
所以曲线运动是变速运动
由于位移方向由起点指向终点,一个过程的位移方向是一定的,而曲线运动的速度方向是不断改变的。所以速度方向不可能是位移方向,当然也不可能是弯曲的。
我们不妨引入切线的概念,研究这一问题。
虽然,速度方向不可能是弯曲的,但仔细观察橡皮的飞出路线