内容正文:
第05讲 抛体运动
第十三课时 曲线运动 运动的合成与分解
1、了解曲线运动。
2、知道运动的合成与分解。
考点二十八、曲线运动
1.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。
2.运动性质—变速运动
(1)因为速度是矢量,当速度的大小发生改变,或者速度的方向发生改变,或者速度的大小和方向都发生改变,就表示速度矢量发生了变化。
(2)做曲线运动的物体,由于速度的方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动。有匀变速(加速度保持不变)和变加速(加速度变化)。
(3)做曲线运动的物体一定具有加速度,所受合外力一定不等于零。速度有改变,即∆v≠0,就一定具有加速度。
3.速度的描述:可以用相互垂直的两个方向的分矢量表示,这两个分矢量叫做分速度。如图,两个分速度vx、vy与速度v的关系是:vx=vcosθ,vy=vsinθ。
4.合外力的方向决定物体运动的性质
设物体受到的合外力的方向和速度的方向的夹角为θ,则
θ角的大小
运动性质
力的作用效果
θ=0°
匀加速直线运动
只改变速度的大小,不改变速度的方向
θ=180°
匀减速直线运动
0°<θ<90°
加速曲线运动
既改变速度的大小,又改变速度的方向
90°<θ<180°
减速曲线运动
θ=90°
速度大小不变的曲线运动
只改变速度的方向,不改变速度的大小
【典型题例1】以初速度v0水平抛出一个质量为m的物体,物体在空中做曲线运动,如图,请画出物体A、B、C、D处的速度方向和加速度方向;该曲线运动是________运动。(填“变速”或“匀变速”)
【典型题例2】下列说法中正确的是
A.物体保持速率不变沿曲线运动,其加速度为0
B.曲线运动一定是变速运动
C.变速运动一定是曲线运动
D.物体沿曲线运动一定有加速度,且加速度一定变化
【典型题例3】翻滚过山车是大型游乐园里的一种比较刺激的娱乐项目。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
5.曲线运动的条件
(1)动力学条件:物体所受合外力的方向与初速度方向不在同一直线上。
(2)运动学条件:根据牛顿第二定律,物体的加速度方向与其合外力方向相同,因此物体做曲线运动的条件还可以表述为:物体的加速度方向与它的运动(速度)方向不在同一条直线上。
物体要做曲线运动,必须满足以下三个条件:①要有初速度,即v0≠0;
②加速度不为零;③物体加速度的方向与速度方向不在同一条直线上。
【特别提醒】①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。
②物体的合外力为恒力时,它一定做匀变速运动,但可能是匀变速直线运动,也可能是匀变速曲线运动。
③如果这个合外力是大小和方向都恒定的,即所受的力为恒力,物体就做匀变速曲线运动,如平抛运动。
④做曲线运动的物体,其轨迹向合外力所指一方弯曲。根据曲线运动的轨迹,可以判断出物体所受合外力的大致方向。
【典型题例4】下列说法中正确的是
A.若物体做曲线运动,则其加速度可能是不变的
B.若物体做曲线运动,则其加速度一定是变化的
C.物体在恒力作用下,不可能做曲线运动
D.物体在变力的作用下,不可能做直线运动
【典型题例5】质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,而保持F2、F3不变,则质点
A.一定做匀变速运动 B.一定做直线运动
C.一定做非匀变速运动 D.一定做曲线运动
【典型题例6】光滑平面上一运动质点以速度v通过原点O,v与x轴正方向成α角,与此同时对质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy,则
A.因为有Fx,质点可能做曲线运动 B.如果Fy>Fx,质点向y轴一侧做曲线运动
C.质点不可能做直线运动 D.如果Fx>Fycot α,质点向x轴一侧做曲线运动
6.合力、速度、轨迹
(1)合力方向与轨迹的关系——判断受力的方向
无力不拐弯,拐弯必有力。做曲线运动物体的运动轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,而且向合力的方向弯曲,或者说合力的方向总是指向轨迹的“凹”侧。
(2)合力、速度、轨迹之间的关系—做曲线运动的物体,其速度方向与运动轨迹相切,所受的合力方向与速度方向不在同一条直线上,合力改变物体的运动状态,据此可以判断:
①已知运动轨迹,可以判断合力的大致方向在轨迹的包围区间(凹侧),如图所示。在电场中,经常根据这一规律确定带电粒子所受的电场力方向,进而分析粒子的电