内容正文:
1 曲线运动
[学业要求与核心素养]
1.知道什么是曲线运动。
2.会确定曲线运动的位移和速度方向,知道曲线运动是变速运动。
3.通过实验探究,知道物体做曲线运动的条件。
一、曲线运动的速度方向
1.曲线运动
运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。
2.曲线运动的位移与速度
(1)曲线运动的位移
质点沿曲线由B点运动到A点。由B到A的有向线段表示这一过程的位移。
(2)曲线运动的平均速度
图5-1-1
若质点在一段时间内从B点运动到A点,则质点的平均速度的方向由B点指向A点。当B点越来越靠近A点时,质点的平均速度方向将越来越接近A点的切线方向。
(3)曲线运动的速度方向
质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向。
3.曲线运动的性质
速度是矢量,既有大小,又有方向。由于曲线运动中速度的方向是变化的,所以曲线运动是变速运动。
二、物体做曲线运动的条件
1.动力学角度
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.运动学角度
加速度的方向与速度的方向不在同一直线上,物体的速度方向要发生变化,物体就做曲线运动。
1.判断下列说法的正误。
(1)曲线运动的速度方向可能不变。(×)
(2)曲线运动的速度大小和方向一定同时改变。(×)
(3)曲线运动一定是变速运动。(√)
(4)物体做曲线运动时,合力一定是变力。(×)
(5)物体做曲线运动时,合力一定不为零。(√)
(6)物体做曲线运动时,加速度一定不为零。(√)
2.(2020·广西壮族自治区月考)如图5-1-2所示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
图5-1-2
A.a B.b C.c D.d
答案 C
知识点一 曲线运动的性质与特点
[问题探究]
以初速度v0抛出一个物体,物体在空中做曲线运动,如图5-1-3所示,请思考:
(1)物体经过A、B、C、D点时的速度方向是怎样的?
(2)物体的运动是一种什么性质的运动?
图5-1-3
提示 (1)物体经过A、B、C、D点时的速度方向沿相应点的切线方向。
(2)因速度方向时刻在变化,故物体的运动为变速运动。
[归纳升华]
1.曲线运动的速度
(1)质点做曲线运动时,速度的方向是时刻改变的,质点在某一时刻(或某一位置)速度的方向与这一时刻质点所在位置处曲线的切线方向一致。
(2)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,但速度的大小不一定变化。
2.曲线运动的性质及分类
(1)性质:速度是矢量,由于速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动一定是变速运动。
(2)分类
关于运动的性质,以下说法中正确的是
A.曲线运动一定是变速运动
B.变速运动一定是曲线运动
C.曲线运动一定是变加速运动
D.加速度不变的运动一定是直线运动
[解析] 物体做曲线运动时速度方向时刻变化,所以曲线运动一定是变速运动,A正确。变速运动可能是速度的方向在变化,也可能是速度的大小在变化,所以变速运动不一定是曲线运动,B错误。曲线运动可能是变加速曲线运动,也可能是匀变速曲线运动,C错误。加速度不变的运动可能是匀变速直线运动,也可能是匀变速曲线运动,D错误。
[答案] A
◎核心素养·思维升华
运动分类
1.(多选)关于质点做曲线运动的说法,正确的是
A.速度大小一定在时刻变化
B.速度的方向一定在时刻变化
C.它一定在做变速运动
D.它可能是速率不变的运动
解析 做曲线运动的物体,速度方向时刻变化,但大小不一定变化。
答案 BCD
知识点二 对曲线运动条件的理解
[问题探究]
(1)如图5-1-4,在水平面内做直线运动的铁球,因受到一个条形磁铁的吸引作用而做图中实线所示的曲线运动,试画出铁球经过A、B两点时的受力方向和速度方向。
图5-1-4
(2)用一块磁铁,如何使小钢球做以下运动:①加速直线运动;②减速直线运动;③曲线运动。
(3)物体做曲线运动的条件是什么?
(4)由以上分析,能否说出轨迹与速度、合外力之间的关系?
提示 (1)各点受力方向和速度方向如图所示。
(2)①把磁铁放置在小钢球运动方向的正前方;②把磁铁放置在小钢球运动方向的正后方;③把磁铁放置在小钢球运动方向的某一侧。
(3)合力方向与速度方向不共线。
(4)轨迹向力指向的一侧弯曲,且夹在力和速度方向之间。
[归纳升华]
1.物体做曲线运动的条件
(1)动力学条件:合力与速度方向不共线是物体做曲线运动的充要条件,这包含三个层次的内容。
①初速度不为零;
②合力不为零;
③合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.曲线运动的轨迹与速度、合力的关系
做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切,并向合力方向弯曲,(如图5-1-5所示)夹在速度方向与合