5.1 曲线运动-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修2同步课堂高效讲义教师用书人教版(2019）

第五章 抛体运动 第一节 曲线运动► 对应学生用书P1 【课标要求】　通过实验，了解曲线运动，知道物体做曲线运动的速度方向。 知识点一 | 曲线运动的速度方向 教材新知梳理 1．曲线运动：运动轨迹是曲线的运动称为曲线运动。 2．切线：如图所示，当B点非常非常接近A点时，这条割线就叫作曲线在A点的切线。 3．速度的方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。 4．运动性质：由于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。 关键核心突破 [任务驱动] 1．如图所示，游乐场中的摩天轮在竖直方向上转动。当乘客到达最高点时，问： (1)乘客在这一时刻的速度沿什么方向？ (2)当摩天轮匀速转动时，乘客的速度是否发生变化？ 提示：(1)乘客的速度沿水平方向。 (2)乘客做曲线运动，速度方向不断变化。 2．如图所示为砂轮打磨下来的炽热微粒飞离砂轮时的情形，微粒离开砂轮的时刻不同，飞离时的速度方向也不一样。 (1)微粒离开砂轮瞬间速度方向如何？ (2)微粒在离开砂轮前速度是否变化？ (3)微粒做曲线运动时，加速度可以是零吗？为什么？ 提示：(1)沿砂轮的切线方向；(2)是；(3)不可以；因为速度的方向时刻在变化，即速度在变化 [要点培优] 1．曲线运动的分类 (1)匀变速曲线运动：加速度恒定的曲线运动，即物体在恒力作用下的曲线运动。 (2)变加速曲线运动：加速度不断变化的曲线运动，即物体在变力作用下的曲线运动。 2．对曲线运动的理解 (1)曲线运动中，质点的速度方向时刻改变，所以曲线运动一定是变速运动，加速度一定不为0。 (2)曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。 (3)做曲线运动的物体所受合力一定不为0。 题组应用培优 [例1]我国新一代载人飞船返回舱返回地球过程中，部分运动轨迹如图中实线所示，M、N、P、Q是轨迹上的四个点。返回舱经过这四个点的速度分别为v1、v2、v3、v4，其中所标速度方向可能正确的是(　　) A．v1 B．v2 C．v3 D．v4 解析：选D。根据曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向，可知所标速度方向可能正确的是v4。 [训练]1.(2023·福建高一期中)在某次练习时，某运动员水平掷出的铅球的运动轨迹如图所示，A、B、C为铅球运动轨迹上的三点， ED为轨迹上B点的切线。将铅球视为质点，不考虑空气阻力。下列说法正确的是(　　) A．铅球在B点的速度沿AB连线方向 B．铅球在B点的速度沿BC连线方向 C．铅球的运动是变加速运动 D．铅球的运动是匀变速运动 解析：选D。铅球做曲线运动，轨迹由A到C，B点的速度方向沿切线方向，即BD方向，故A、B错误；铅球在竖直方向上受重力作用，故铅球的运动是匀变速曲线运动，故C错误，D正确。 知识点二 | 物体做曲线运动的条件 教材新知梳理 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：物体的加速度方向与它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。 关键核心突破 [任务驱动] 战斗机某次飞行过程中沿曲线MN加速向上爬升，在图中最能表示战斗机在P点的速度方向与其受到的合力方向的分别是哪个序号？ 提示：③，②。由于在某点的速度方向与轨迹上该点的切线方向一致，所以在P点的速度方向沿该点运动轨迹的切线方向是③；由于战斗机沿曲线加速爬升，所以其所受合力方向与速度方向的夹角为锐角，所以它所受合力的方向应该为②。 [要点培优] 1．物体做曲线运动的条件 (1)动力学条件是合力方向与速度方向不共线。这包含三个层次的内容：①速度不为零；②合力不为零；③合力方向与速度方向不共线。 (2)运动学条件：加速度方向与速度方向不共线。 2．速度方向、合力方向及运动轨迹三者的关系 (1)根据速度和合力的方向，可定性画出物体的运动轨迹，如图甲所示。 (2)根据物体的运动轨迹，可确定物体在某点的速度方向，也可定性画出受力方向，如图乙所示。 提醒：曲线运动的轨迹夹在速度方向与合力方向之间，合力指向运动轨迹的凹侧。 3．合外力与速率的关系 若合力方向与速度方向的夹角为α，则： 题组应用培优 [例2]运动员出色表现的背后，不仅有自身努力的付出，也有科技的加持。利用风洞实验室为运动装备做风阻性能测试及运动姿态优化在我国已大量运用在各类比赛项目中。为了更加直观地研究风洞里的流场环境，我们可以借助丝带和点燃的烟线辅助观察，如图甲所示。在某次实验中获得一重力可忽略不计的烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示。下列说法中正确的是(　　) A．烟尘颗粒速度始终不变 B．烟尘颗粒一定做匀变速曲线运动 C．P点处的加速度方向可能斜向右上方 D．Q点处的合力方向可能竖直向上 解析：选C。曲线运动的速度大小可能