5.1 曲线运动 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

曲线运动 汽车在弯曲的引桥上的运动是什么运动？为什么？ 思考与交流 图中的飞机的运动是什么运动？为什么？ 图中的汽车在盘山公路上的运动是什么运动？为什么？ 图中弯曲的引桥、烟雾和公路，对于运动物体（汽车、飞机、汽车）来说，它们共同的本质是什么？ 曲线运动 1.定义：运动轨迹为曲线的运动称为曲线运动（Curvilinear motion）。 探究与分析 图中小球沿虚线所示的轨迹运动，小球在A、B位置时的速度方向如何？ A B 图中显示了砂轮打磨金属块时，脱落“火星”的运动轨迹。“火星”在脱落前瞬间的速度方向如何？ 图中显示了旋转陀螺边沿甩出的红墨水的印迹。墨水在离开陀螺边沿瞬间的速度方向如何？ 图是从不同（任意）出口处滚出小球留下的轨迹，你能从中归纳得到怎样的结论？ 讨论下砂轮打磨下来的炽热微粒、飞出去的链球，他们是沿着什么方向运动的？ 一、曲线运动的速度方向 运动员掷链球时，链球在运动员的牵引下做曲线运动，一旦运动员放手，链球即刻飞出。放手的时刻不同，链球飞出的方向也不一样，可见做曲线运动的物体，不同时刻的速度具有不同的方向。所以，在研究曲线运动的速度时，我们首先考虑怎样确定物体在某一时刻的速度方向。 刚才说的几个物体的运动轨迹都是圆，我们总结曲线运动的方向沿着切线方向，但对于一般的曲线运动是不是也符合这个规律呢？ 下面我们来做一个实验，看看一般的曲线运动是什么情况吧。 v B v A 钢球由轨道的一端滚入（通过压缩弹簧射入或通过一个斜面滚入），在轨道的束缚下做曲线运动。在轨道的下面放一张白纸，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，它记录了钢球在A点的运动方向。撤去一段轨道，钢球的轨道出口改在图中B点。同样的方法可以记录钢球在轨道B点的运动方向。 白纸上的墨迹与轨道（曲线）有什么关系？ 墨迹与轨道只有一个交点，说明墨迹所在的直线为轨道所在曲线在该点的切线，也就是说质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是在曲线的这一点的切线方向。 在讨论曲线运动的速度方向时要明确一个数学概念：曲线的切线，初中数学我们已经知道圆的切线，对于其他曲线，切线指的是什么？ 过曲线上的两点作直线，比如过A、B两点作直线，设想B点逐渐向A点移动，当B点非常接近A点时，这条直线就叫做曲线在A点的切线。 我们可以得出曲线运动的瞬时速度方向：质点在某一点（或某一时刻）的速度的方向，沿曲线在这一点的切线方向。 曲线运动是变速运动吗？有一些曲线运动的速度大小是恒定不变的，这种曲线运动是匀速运动吗？ 曲线运动是变速运动，即使速度大小恒定，只要速度方向改变，曲线运动就是变速运动。 思考与讨论：物体如果不受力，将静止或做匀速直线运动。那么，你认为物体在什么条件下做曲线运动呢？ 物体做曲线运动时，由于速度方向时刻改变，物体的加速度一定不为0，因此，物体所受的合力一定不为0。但如果物体所受的合力方向与物体运动的方向在一条直线上时，物体会做变速直线运动。 那么，物体受什么样的力才会做曲线运动呢？ 二、物体做曲线运动的条件 观察钢球的运动轨迹 演示 实验器材： 钢球、磁铁、带有斜槽的桌面。 实验步骤： （1）让钢球从斜槽上沿直线下滑，在水平面上做直线运动。 （2）在钢球运动路线的正前方或旁边放一块磁铁观察钢球的运动。 实验结论：当物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。 1、物体做曲线运动的条件 （1）物体具有初速度。 （2）物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上，而是成一角度。 2、做曲线运动的物体，所受合力的方向总是与速度方向不共线且指向曲线的凹侧。 v F 轨迹 凹 凸 无力不拐弯， 拐弯必有力 直线运动 曲线运动 F（或a）跟v在一条直线上 F（或a）跟v不在一条直线上 a恒定 a变化 a恒定 a变化 匀变速直线运动 变加速直线运动 匀变速曲线运动 变加速曲线运动 3、直线运动和曲线运动以及匀变速和变加速运动的判定 判断直线还是曲线运动关键看a与v是否同一直线；判断匀变速还是变加速关键看a是否恒定。 做一做 用飞镖显示曲线运动的速度方向 取一根稍长的细杆，一端固定一枚铁钉，另一端用羽毛或纸片做成尾翼，这样就得到了一个能够显示曲线运动速度方向的“飞镖”。 飞镖的运动轨迹 在空旷地带把飞镖抛出，飞镖在空中各点的指向就是它在该点的速度方向。飞镖落至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬时的速度方向。 改变飞镖的投射角，观察它在飞行过程中直到插入泥土时的速度方向。 物体运动性质 物体做匀速直线运动或静止 变速直线运动 曲线运动 20 内容小结 1.曲线运动是一种轨迹为曲线的运动. 2.曲线运动的特点: 轨迹是曲线 运动方向改变 变速运动,一定具有加速度,合外力不为零 3.做曲线运动的物体在某点速度方向是曲线在该点的