第五章 第1节 曲线运动-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

第1节　曲线运动 [学习目标要求]　1.知道曲线运动瞬时速度的方向，能在曲线运动的轨迹图上画出各点的速度方向。2.知道物体做曲线运动的条件，能运用牛顿第二定律分析曲线运动的条件。3.理解曲线运动是一种变速运动，会判断物体是做直线运动还是曲线运动。 　曲线运动的速度方向 1．理论分析：图中的曲线是某一质点的运动轨迹。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。当B点与A点的距离接近0时，质点在A点的速度方向沿过A点的切线方向。 2．曲线运动的速度方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。 3．曲线运动的性质：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。 [判一判] (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)做曲线运动的物体，速度大小可以不变。(√) 　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：物体加速度的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体的速度方向要发生变化，物体就做曲线运动。 [练一练] 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 解析：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。 学习任务一　曲线运动的速度方向 [导学探究] 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。 [思维深化] 1．曲线运动的速度方向为沿轨迹曲线的切线方向。 2．曲线运动一定是变速运动，但是变速运动不一定是曲线运动。 　如图所示，甲图是从高空拍摄的北京冬奥会钢架雪车赛道的实景图，乙图是其示意图。比赛时，运动员从起点沿赛道快速向终点滑去，先后经过A、P、B、C、D五点。运动员速度方向与经过P点的速度方向最接近的是(　　) 甲 乙 A．A点　　 B．B点　　　 C．C点　　 D．D点 [思路点拨]　把各点的速度方向沿该点的切线方向标出。 解析：根据曲线运动某点的速度方向沿着该点的切线方向，由图中可知运动员速度方向与经过P点的速度方向最接近的是A点，A正确，B、C、D错误。故选A。 答案：A [针对训练] 1.(多选)如图所示，一辆可看成质点的小汽车从圆形广场M点经10 s运动到广场N点，已知汽车以恒定的速率v绕圆形广场一周用时2 min，则下列说法正确的是(　　) A．由M点运动至N点，汽车速度的方向改变角度为15° B．由M点运动至N点，汽车与圆心O连线扫过角度为30° C．每行驶半周，汽车速度的方向改变角度为90° D．每行驶四分之一周，汽车速度变化的大小为v 解析：BD　汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时2 min，由M点运动至N点，则汽车与圆心O连线扫过角度θ＝·10 s，解得θ＝30°，而汽车速度改变的角度等于圆周运动转过的角度，即汽车速度的方向改变角度为30°，A错误，B正确；每行驶半周，汽车速度方向正好相反，故汽车速度的方向改变角度为180°，C错误；每行驶四分之一周，根据矢量运算，汽车速度变化的大小为 v，D正确。故选BD。 学习任务二　物体做曲线运动的条件 [导学探究] 如图所示，公园中的喷泉喷出的水，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。 [思维深化] 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，这包含三个方面的内容：①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．物体的运动与合力的关系 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，即合力指向轨迹的内侧。(如图所示，不考虑空气阻力时，水平抛出的物体的受力方向和速度方向)物体运动时其轨迹总偏向合力所指的一侧，或者说合力总指向运动轨迹的凹侧。 3．曲线运动性质的两种判断方法 (1)看物体所受的合外力：若物体所受的合外力为恒力，则它做匀变速曲线运动；若物体所受的合外力为变力，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。 　物体在水平恒力F作用下，在光滑水平桌面上运动，某时刻物体的速度如图所示，则物体其后的运动轨迹可能是选项中的(　　) 解析：做