内容正文:
第五章 抛体运动
第1节 曲线运动(强基课—逐点理清物理观念)
课标要求
层级达标
通过实验,了解曲线运动,知道物体做曲线运动的条件。
学考层级
1.知道什么是曲线运动,能确定曲线运动的速度的方向,知道曲线运动是变速运动。
2.知道物体做曲线运动的条件。
选考层级
会分析曲线运动中合力方向、速度方向与轨迹的关系。
逐点清(一) 曲线运动的速度方向
[多维度理解]
1.曲线运动
物体运动的轨迹是曲线的运动。
2.速度方向
质点做曲线运动时,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
由于曲线运动中速度的方向是变化的,即速度时刻发生变化,所以曲线运动是变速运动。
1.曲线运动的速度
(1)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的切线方向一致,故其速度的方向时刻改变。
(2)物体做曲线运动时,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
(1)速度是矢量,由于曲线运动的速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动的加速度一定不为零,曲线运动是变速运动。
(2)曲线运动一定是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动,如匀变速直线运动。
(3)做曲线运动的物体的加速度不一定变化。
[全方位练明]
1.判断下列说法是否正确。
(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。(√)
2.(2023·浙江1月学考)如图所示,在水平桌面铺上白纸,白纸上摆一条弧形弯道。表面沾有红色印泥的小钢球从弯道A端滚入,它从出口B离开后在纸上留下的痕迹是( )
A.a B.b
C.c D.d
解析:选B 小球在弯道内做曲线运动,它从出口B离开后沿着切线方向滚出,在纸上留下的痕迹是b,选项B正确。
3.在某电视台春节晚会上,一演员表演了长袖舞,演员长长的袖子在空中摇摆,形成美丽的弧线,如图所示。下列说法正确的是( )
A.袖子上的某点运动轨迹的切线方向,就是该点的速度方向
B.袖子上每一点受到的合力都是恒力
C.袖子上每一点受到的合力都是变力,该力的方向与袖子上该点的速度方向相同
D.袖子上每一点的速度方向是恒定不变的
解析:选A 袖子上的某点做曲线运动,速度方向为该点运动轨迹的切线方向,由于每一点均跟随着袖子一起运动,所以每一点的切线方向发生变化,选项A正确,D错误;袖子上的每一点都在做曲线运动,根据曲线运动中合力方向、速度方向和轨迹的关系可知,袖子上每一点在做曲线运动的过程中受到的合力的方向发生变化,即袖子上每一点受到的合力都是变力,选项B错误;根据曲线运动的条件知,袖子上每一点受到的合力方向与该点的速度方向不共线,选项C错误。
4.下面两幅图片中分别为抛出的篮球和过山车的运动情况(篮球与过山车均视为质点)。请思考:
(1)如何确定篮球和过山车在运动过程中某一位置的速度方向?
(2)篮球和过山车在运动过程中的速度恒定吗?
提示:(1)物体在某一位置的速度方向为这一位置运动轨迹的切线方向。
(2)物体做曲线运动时速度方向时刻发生改变,故其速度不恒定。
逐点清(二) 物体做曲线运动的条件
[多维度理解]
1.动力学条件: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.运动学条件:当物体的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.物体做曲线运动的条件
合力方向(或加速度方向)与速度方向不共线是物体做曲线运动的充要条件。
2.物体运动性质的判断
F与v的方向
运动轨迹特点
加速度特点
运动性质
F=0
直线
a=0
匀速直线运动
共线
直线
a恒定
匀变速直线运动
a不恒定
非匀变速直线运动
不共线
曲线
a恒定
匀变速曲线运动
a不恒定
非匀变速曲线运动
3.物体的运动轨迹与速度方向、合力方向的关系
合力总是指向运动轨迹的凹侧,运动轨迹夹在速度方向与合力方向之间。
[典例] (2023·青岛高一检测)曲线运动是自然界中普遍存在的运动形式,下面关于曲线运动的说法中正确的是( )
A.物体只要受到变力的作用,就会做曲线运动
B.物体在恒定的合力作用下一定会做直线运动
C.物体做曲线运动时,合力方向可能发生变化,也可能不变
D.若物体在大小不变的合力作用下做曲线运动,则一定是匀变速曲线运动
[解析] 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,A、B错误;物体做曲线运动时,其所受合