第一章 第一节 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（粤教版）

第一节　曲线运动 核心素养要求 核心素养呈现 1.通过实例观察，知道什么是曲线运动. 2.会确定曲线运动速度的方向，知道曲线运动是变速运动. 3.掌握物体做曲线运动的条件. 　　　认识曲线运动 1．运动轨迹是曲线的运动称为曲线运动． 2．生产和生活中的运动，都可根据其运动轨迹的特点，归入直线运动或曲线运动加以研究． 　物体做曲线运动的速度方向 1．平均速度的方向：若质点沿曲线从点A运动到点B，该运动过程的位移和平均速度的方向，都是从点A指向点B，即沿着割线的方向． 2．瞬时速度的方向：在曲线运动中，质点在某一位置的速度方向与曲线在这一点的切线方向一致． 3．运动性质：曲线运动的速度方向发生变化，速度矢量就发生变化，即具有加速度．所以曲线运动是一种变速运动． (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)喷泉中斜射出的水流，其速度方向沿切线方向．( √ ) 　物体做曲线运动的条件 当物体所受合外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． 如图所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A，小车下装有吊着物体B的吊钩．在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时，吊钩将物体B向上吊起． (1)吊钩将物体B向上匀速吊起时，物体B的运动轨迹是直线还是曲线？ 提示：将物体B向上匀速吊起时，物体B所受合外力为零，物体运动轨迹为直线． (2)吊钩将物体B匀加速向上吊起时，物体B的运动轨迹是直线还是曲线？ 提示：将物体B向上匀加速吊起时，物体B所受合外力不为零且与水平速度方向不在一条直线上，物体运动轨迹为曲线． 　曲线运动的速度与类型 [思考探究] 用线拴一石块，用手拿着线的一端，使石块做圆周运动，当石块旋转到你事先选定的方位时，将手中的线释放，石块脱手抛出，如图所示． (1)石块脱手飞出的方向向哪？ (2)石块在运动过程中，速度方向如何？ (3)石块在运动过程中，若不考虑空气阻力，还受哪些力？加速度有什么特点？ 提示：(1)石头会沿脱手处的切线方向飞出． (2)速度方向不断变化，且沿轨迹的切线． (3)受重力，加速度恒定． [思维深化] 1．曲线运动的速度：曲线运动的速度方向与该时刻运动轨迹曲线上相应点的切线方向相同，速度的方向时刻在发生变化． 2．曲线运动的两种类型 曲线运动 　翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目．如图所示，翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下，过M点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过A、B、C三点．下列说法正确的是(　　) A．过山车做匀速运动 B．过山车做变速运动 C．过山车受到的合力等于零 D．过山车经过A、C两点时的速度方向相同 [思路点拨]　解此题注意两点 (1)从过山车的速度大小、方向是否变化分析其运动性质． (2)根据运动情况分析受力． 【解析】　过山车做曲线运动，其速度方向时刻变化，速度是矢量，故过山车的速度是变化的，即过山车做变速运动，A错、B对；做变速运动的物体具有加速度，由牛顿第二定律可知物体所受合力一定不为零，C错；过山车经过A点时速度方向竖直向上，经过C点时速度方向竖直向下，D错． 【答案】　B 曲线运动种类的两种判断方法 (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． [针对训练] 1.如图所示，为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图，已知在B点时的速度方向与加速度方向相互垂直，则下列说法中正确的是(　　) A．D点的速率比C点的速率大 B．A点的加速度与速度的夹角小于90° C．A点的加速度比D点的加速度大 D．从A到D加速度与速度的夹角先增大后减小 解析：质点做匀变速曲线运动，合力的大小方向均不变，加速度不变，故C错误；由B点速度与加速度相互垂直可知，合力方向与B点切线垂直且向下，故质点由C到D过程，合力方向与速度方向夹角小于90°，速率增大，A正确；A点的加速度方向与过A的切线(即速度方向)夹角大于90°，B错误；从A到D，加速度与速度的夹角一直变小，D错误． 答案：A 　曲线运动的条件 [思考探究] (1)如图甲所示，在光滑的水平面上，具有某一初速度的小球在不受外力时将如何运动？ (2)如图乙所示，在光滑的水平面上，具有某一初速度的小铁球，在运动方向的前方或运动方向的后方放一条形磁铁，它将如何运动？ (3)如图丙所示，在光滑的水平面上，具有某一初速度的小铁球，在运动方向一侧放一磁铁时小球将如何运动？ 图甲