第一章 第1节 认识曲线运动（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（教科版2019）

第1节　认识曲线运动 课程内容要求 核心素养提炼 1．认识曲线运动，知道曲线运动的速度方向． 2．知道曲线运动是变速运动． 3．知道物体做曲线运动的条件，学会通过实例进行分析． 1．物理观念：曲线运动的概念． 2．科学思维：通过分析实例建立曲线运动模型． 3．科学探究：观察磁性小球在磁性画板上的运动轨迹． [对应学生用书P1] 曲线运动：物体运动轨迹是曲线的运动． 　　　 (1)运动员投出的标枪　(2)从喷水壶喷出的水 1．速度方向：质点做曲线运动，经过某一位置时的速度方向就是曲线在这一点的切线方向． 2．运动性质：曲线运动的速度方向时刻在变化，曲线运动一定是变速运动． [思考] 如图所示，质点沿曲线从A点运动到B点．质点经过A点时的速度方向是否沿AB方向？ 提示　不是，沿过A点的切线方向． 1．动力学角度：当运动物体所受合外力的方向跟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：当物体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． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)曲线运动的速度方向一定沿轨迹的切线．(√) (2)做曲线运动的物体受力的方向一定不断变化．(×) (3)做曲线运动的物体受力的方向一定沿曲线的切线．(×) [对应学生用书P2] 探究点一　曲线运动的速度方向 　如图甲所示，一辆汽车驶经有积水的水平道路上时，车轮溅起的水沿什么方向飞出？如图乙所示，快速转动雨伞，伞边缘上的雨滴离开伞面时沿什么方向飞出？ 提示　水沿车轮边缘某点的切线方向飞出；雨滴沿伞边缘某点的切线方向飞出． 1．曲线运动的速度 (1)速度方向：曲线运动中质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向，就是质点从该时刻(或该点)脱离曲线后自由运动的方向，也就是曲线上这一点的切线方向． (2)速度变化：①物体做曲线运动时，运动方向不断变化，即速度的方向一定变化；②物体做曲线运动时，速度的大小不一定变化． 2．曲线运动的性质 (1)一定是变速运动：由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化，不管速度大小是否改变，曲线运动一定是变速运动． (2)不一定是变加速运动：曲线运动是否为匀变速运动取决于物体所受合外力的情况．若合外力为恒力，则物体做匀变速曲线运动；若合外力为变力，则物体做非匀变速曲线运动． [特别提醒]　曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动．若做曲线运动的物体加速度恒定，则其运动为匀变速曲线运动． 在2020年东京奥运会田径女子铅球决赛中，中国选手巩立姣以20米58的成绩获得冠军．如图所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹(铅球可视为质点)，A、B、C为 曲线上依次经过的三点，ED为曲线上B点的切线．关于铅球在B点的速度方向，下列说法正确的是(　　) A．沿AB方向　　　　　　 B．沿BC方向 C．沿BD方向 D．沿BE方向 C　[铅球做曲线运动，轨迹由A到C，B点的速度方向沿轨迹在该点的切线方向，即BD方向，故C正确，A、B、D错误．] [题后总结]　解答此题的依据有两点 (1)速度方向一定沿曲线的切线方向． (2)铅球沿A→B→C轨迹运动． [训练1]　一位跳水运动员在空中完成动作时头部的运动轨迹如图所示，最后运动员以速度v沿竖直方向入水．则在轨迹的a、b、c、d四个位置中，运动员头部的速度沿竖直方向的是(　　) A．a位置 B．b位置 C．c位置 D．d位置 C　[运动员头部做曲线运动，曲线上任意一点的切线方向为速度方向，由题图可知，c位置的速度方向竖直向下，故C正确．] 探究点二　物体做曲线运动的条件 　如图所示，一辆汽车正在弯道上行驶． (1)若汽车加速行驶，则画出汽车轨迹、速度、合外力的大致示意图． 提示　 (2)若汽车减速行驶，则画出汽车轨迹、速度、合外力的大致示意图． 提示　 1．物体做曲线运动的条件 (1)动力学条件：合外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合外力不为零； ③合外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．物体的运动与合外力的关系 (1)合外力方向与物体的速度方向在同一条直线上时，物体做加速直线运动或减速直线运动． (2)合外力方向与物体的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动． 3．曲线运动的两个重要推论 (1)速率变化：合外力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体做曲线运动，速率越来越大；合外力方向与速度方向的夹角为直角时，物体做曲线运动，速率不变；合外力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体做曲线运动，速率越来越小． (2)轨迹确定：物体的运动轨迹与合外力有关，物体运动时其轨迹总偏向合外力所指的一侧，或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧． 在足球场上罚任意球