5.1 曲线运动（讲义）（2大知识点+5大题型+分层练习）【名校生】2023-2024学年高一下物理知识精讲与细练.zip

5.1 曲线运动 知识点1：曲线运动的速度方向 3 知识点2：物体做曲线运动的条件 4 01曲线运动的概念和性质 6 02曲线运动的瞬时速度反向 7 03物体做曲线运动的条件 9 04通过受力判断曲线运动光的速度变化 11 05物体的运动轨迹、速度、受力情况的互相判断 13 【基础练·强化巩固】 14 【拓展练·培优拔高】 22 课堂目标 关键词 1.明确曲线运动的瞬时速度方向，能运用极限思维理解瞬时速度方向，会在轨迹图中画出某点的速度方向。 2.理解曲线运动是变速运动，知道物体做曲线运动的条件。 3.能运用牛顿第二定律和分解与合成的方法分析曲线运动，进一步理解运动与力的关系。 ①曲线运动 ②切线方向 ③轨迹 ④线 知识点1：曲线运动的速度方向 【问题情景】旋转雨伞，伞边缘水滴离开伞面时沿什么方向飞出？砂轮打磨下来的炽热微粒沿什么方向运动？ 现实生活中很多运动的轨迹是曲线，如车辆转弯、抛出的石块月球绕地球的转动等。我们把运动轨迹为曲线的运动称为曲线运动。想一想，曲线运动的速度方向是怎样的呢？ 1. 实验探究——曲线运动的速度方向 (1) 实验：如下图所示，在水平桌面上设置一曲线轨道，让钢球以某一速度由轨道的一端滚入，在轨道的束缚下钢球做曲线运动。在轨道的末端放一张白纸，蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动的痕迹，该痕迹记录了钢球在A点的运动方向。改变轨道的形状，出口设在 B处，可以记录钢球在轨道 B 点的运动方向。 (2) 现象：墨迹所形成的直线是轨道曲线在某点的切线，即质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是曲线上该点的切线方向。 2. 理论探究——曲线运动的速度方向 （1） 分析：如下图所示，体沿曲线AB运动，在线上A点附近取一点B，过A、B两点作曲线的割线。物体沿曲线由A到#的过程中，其位移大小用线段AB表示，平均速度的方向由A指向B。若B点逐渐沿曲线方向向A点靠近，A、B两点的割线就不断变化，其平均速度的方向也在不断的变化，当B点非常接近A点时，这条割线与曲线上A点的切线重合，物体在该点的瞬时速度沿切向方向。 （2） 结论：质点在某一点的速度方向，即为该点的切线方向。 3. 曲线运动的性质 速度是矢量，物体做曲线运动时的速度方向不断发生变化。不论速度的大小是否改变，只要速度方向发生变化，就有加速度，所以曲线运动是一种变速运动。 【点拨】加速度与曲线运动 曲线运动的加速度可能是恒定值（如水平抛出的物体做曲线运动，仅受重力作用，其加速度为g），也可能是变化的（如在水平面上做圆周运动物体的加速度就是变化的，合力为变力） 知识点2：物体做曲线运动的条件 1. 实验 如下图所示，平滑桌面上弧形道的末端与桌面相切，桌面上铺一层白纸，让钢球从弧形滑道滚下，以某速度沿桌面运动。为便于观察，在离开滑道处沿钢球的运动方向在白纸上画直线。 2. 问题探究 （1）将条形磁铁放在画出的直线上（图①），当钢球从滑道滚下时，观察到钢球的运动轨迹为直线，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力的方向在一条直线上。 （2）将条形磁铁放在画出直线的旁边（图②），当钢球从滑道滚下时，观察到钢球的运动轨迹为曲线，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力的方向不在一条直线上。 实验结果： 钢球做直线运动时，钢球的运动方向与受力方向在同一直线上；钢球做曲线运动时，钢球的运动方向与受力方向不在同一条直线上。 3. 物体做曲线运动的条件 （1）动力学条件：物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上。 （2）运动学条件：物体的加速度方向与速度方向不在同一直线上。 特别提示：曲线运动的条件 ①初速度不为零；②合力不为零且合力方向与速度方向不共线。 （3）总结：只要物体所受合力方向与速度方向不在一条直线上，物体一定做曲线运动。物体所受合力可能是变化的，也可能恒定，因此做曲线运动的物体可能做匀变速运动，也可能做非匀变速运动。 4. 对曲线运动的理解 （1）无力不转弯，转弯必有力；曲线运动是变速运动，因此必定有加速度，而力是产生加速度的原因，因此做曲线运动的物体在任何时刻受到的合力都不是0. （2）从力的效果理解曲线运动的条件：当物体受到的合力的方向跟物体的速度方向不在同一条直线上，而是成一定角度时，合力产生的加速度方向跟速度方向也成一定角度. 拓展一：曲线运动中合力的作用效果 把曲线运动上某点的加速度沿速度和垂直于速度的两个方向分解，也就是把合力沿两个方向分解，如图甲、乙所示。 图甲中：加速度a1与速度的方向相同，使速度v增大；加速度 a2与速度v的方向垂直，使v 的方向改变，物体做加速曲线运动。 图乙中：加速度a1与速度v的方向相反，使速度减小；加速度a2与速度v的方向垂直，使v的方向改变，物体做减速曲线运动。 特例：当