第5章 第1节 曲线运动（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

第1节　曲线运动 [对应学生用书P1] 一、曲线运动的速度方向 1．曲线运动：物体运动轨迹是曲线的运动。 2．质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。 3．曲线运动的性质：速度是矢量，既有大小，又有方向。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。 二、物体做曲线运动的条件 1．物体做曲线运动的速度方向时刻改变，物体的加速度一定不为 0，物体所受的合力一定不为 0。 2．曲线运动的条件 (1)从动力学的观点看，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)从运动学观点看，当物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。 1．(物理与体育)某中学正在举行篮球比赛，一名同学正在投篮的情景如图所示。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)篮球做曲线运动，篮球的速度可能不变。(　　×　　) (2)篮球的运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。(　　√　　) (3)篮球的速度方向时刻变化。(　　√　　) (4)篮球在空中运动时只受重力，所受合力是恒力，篮球一定做直线运动。(　　×　　) 2．(教材拓展P3)曲线运动为什么是变速运动？ 提示：物体沿曲线运动，运动轨迹上各点的速度方向沿曲线在这点的切线方向，所以物体运动时速度方向是变化的，由于速度是矢量，既有大小，又有方向，所以曲线运动是变速运动。 [对应学生用书P1] 探究点一 曲线运动的速度方向 下雨时转动雨伞，雨伞边沿上的水滴会离开雨伞飞出。 [问题设计] 请问水滴沿什么方向飞出？ 提示：水滴将沿伞边沿上各点所在圆周的切线方向飞出。 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，速度方向时刻在发生变化。 质点经过A、B、C三点的速度vA、vB、vC方向如图所示。 2．曲线运动的性质 由于做曲线运动的物体，速度方向时刻在变化，不管速度大小是否变化，因其矢量性，物体的速度时刻在变化，所以曲线运动一定是变速运动。 3．曲线运动的特点 (1)速度方向总是沿切线方向。 (2)速度时刻在变化，至少速度方向时刻在变化。 (3)加速度一定不为零。 (4)合外力一定不为零。 【例1】 钢球做曲线运动时，下列图示中P点的速度v方向可能正确的是(虚线是曲线上过P点的切线)(　　) B　解析：做曲线运动的物体在某一点的速度方向沿这一点的切线方向，B正确，A、C、D错误。 [练1] 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，经过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．经过A点时的速度方向沿AB方向 B．经过B点时的速度方向沿水平方向 C．经过A、C两点时的速度方向相同 D．圆形轨道上与经过M点时的速度方向相同的点在AB段上 B　解析：经过每点时的速度方向为轨道在该点的切线方向，故经过A点时的速度方向竖直向上，与经过C点时的速度方向相反，经过B点时的速度方向水平向左，圆形轨道上与经过M点时的速度方向相同的点在CD段上，B正确。 探究点二 物体做曲线运动的条件 一同学在体育课上学习投掷铅球，他把铅球斜向上掷出。 [问题设计] 铅球为什么做曲线运动？ 提示：铅球的初速度方向与重力方向不在同一条直线上。 1．物体做曲线运动的条件 (1)动力学条件：合力方向与速度方向不共线，这包含三个层次的内容：①初速度不为零；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．曲线运动的特点 (1)合外力指向轨迹凹侧。 (2)曲线运动轨迹始终夹在合外力方向与速度方向之间。 【例2】 如图所示，高速摄像机记录了一名擅长飞牌的魔术师的飞牌过程，虚线是扑克牌飞出时的轨迹，则扑克牌所受合外力F与速度v的关系正确的是(　　) A　解析：做曲线运动的物体速度方向沿切线方向，而受到的合力应该指向运动轨迹曲线的内侧，B、C、D错误，A正确。 确定曲线运动的轨迹的方法 (1)做曲线运动的物体，其运动轨迹一定夹在运动方向与合外力方向之间，且偏向合外力所指的一侧。 (2)若物体在恒力作用下做曲线运动，物体的运动轨迹越来越接近力的方向，但不会与力的方向相同。 [练2] 一运动物体经过P点时，其速度v与合力F的方向不在同一直线上。当物体运动到Q点时，突然使合力的方向与速度方向相同直至物体运动经过M点。若用虚线表示物体的运动轨迹，则下列图中可能正确的是(其中C、D选项中的QM段均是直线)(　　) C　解析：经过P点时，速度v与合力F的方向不在同一直线上，物体做曲线运动，合力应该指向轨迹的内侧；当合力方向与速度方向相同时，物体做直线运动，所以从Q到M物体做直线运动，C正确。 探究点三 解决实际问题 [练3] (体育情境)如图所示，假如在弯道上高速行驶的赛车的后轮突然脱离赛车，关于脱离赛车后的车轮的运动情况，以下说法正确的是(　　) A．仍然沿着汽车行驶的弯道运动 B．沿着与弯道垂直的方向飞出 C．沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道 D．上述情况都有可能 C　解析：在弯道上高速行驶的赛车的后轮突然脱离赛车，由于惯性，脱离赛车后的车轮沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道，C正确，A、B、D错误。 [练4] (军事情境)(2024·上海高一期末)俄罗斯采取对乌克兰的军事行动中，美国援助乌克兰的一种武器“标枪”，它是一种肩扛式反坦克导弹。导弹发射后，喷射气体对导弹产生推力F，一段时间内导弹在竖直面内沿下列图中虚线向前运动，其中导弹飞行姿势可能正确的是(　　) B　解析：题图A中导弹发射后受到喷射气体产生沿水平方向的推力F和竖直向下的重力，合力的方向与导弹运动的方向不可能在同一条直线上，所以不可能做直线运动，A错误；题图B中导弹发射后受到喷射气体产生的斜向上的推力F和竖直向下的重力，合力的方向与导弹运动的方向可能在同一条直线上，所以导弹可能沿斜向上的方向做直线运动，B正确；题图C中导弹发射后受到喷射气体产生的斜向下的推力F和竖直向下的重力，该图中合力的方向与运动的方向不可能在同一条直线上，所以不可能做直线运动，C错误；题图D中导弹发射后受到喷射气体产生的斜向上的推力F，而重力的方向竖直向下，合力的方向不可能指向虚线凹侧，故导弹不可能沿虚线做曲线运动，D错误。 [练5] (生活情境)如图所示，这是一个圆规在水平纸面上画出的曲线，跟笔尖经过位置P时的速度方向可能相同的是笔尖经过位置(　　) A．1 B．2 C．3 D．4 A　解析：物体做曲线运动经过某点时的速度方向为该点的切线方向，故跟笔尖经过位置P时的速度方向可能相同的是笔尖经过位置1，A正确。 [对应学生用书P3] 1．(2024·四川高一期中)下列关于力和运动的说法正确的是(　　) A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动 B．物体在变力作用下不可能做直线运动 C．物体在变力作用下不可能做曲线运动 D．物体在变力作用下可能做曲线运动 D　解析：物体做曲线运动还是直线运动取决于力的方向和初速度方向是否在一条直线上，不由恒力或变力来决定；物体在恒力或者变力作用下，力和初速度共线则做直线运动；不共线则做曲线运动，D正确。 2．一列以速度v匀速行驶的列车内有一个水平桌面，桌面上A处有一个相对桌面静止的小球，由于列车运动状态改变，车厢中的旅客发现小球沿图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点，则说明列车加速且在向北拐弯的图是(　　) C　解析：列车原来做匀速运动，小球和列车保持相对静止，现在列车加速，由于惯性小球相对于桌面必向后运动，又因列车向北拐弯，由做曲线运动的条件可知列车要受到向北的力的作用，即桌子受到向北的力的作用，所以小球相对桌面向南运动，结合选项小球轨迹图可知，C正确，A、B、D错误。 3．(2023·北京西城高一期末)如图所示的照片中实线为单板滑雪大跳台运动员在空中的运动轨迹，P是轨迹的最高点。运动员经过P点时的速度方向是(　　) A．PA B．PB C．PC D．PD B　解析：做曲线运动的物体在某一点的速度方向沿这一点的切线方向，B正确。 4．某物体做曲线运动，在一段时间内其位移大小为50 m，则这段时间内物体通过的路程L(　　) A.一定大于50 m B．一定小于50 m C．一定等于50 m D．无法确定 A　解析：位移是由初位置指向末位置的有向线段，线段的长度表示位移大小，曲线运动的轨迹长度大于初、末位置的距离，所以曲线运动路程一定大于位移的大小，故路程大于50 m，A正确，B、C、D错误。 5．如图所示，一质点由M点向N点做曲线运动，当它通过P点时，其速度v和加速度a的方向关系可能正确的是(　　) C　解析：加速度的方向与合力的方向一致，由曲线运动中合力与轨迹的关系可知，加速度的方向也一定指向轨迹的凹侧，而速度的方向一定沿轨迹上该点的切线方向，C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$