第八节 曲线运动（同步课件）-【中职专用】2024-2025学年高中物理同步精品课堂（高教版2023·电工电子类）

第8节 曲线运动 主题一 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 曲线运动 平抛运动 运动的合成与分解 1 2 3 斜抛运动 4 匀速圆周运动 5 SZ-LWH 2 过山车的运动 赛车的运动 飞机的运动 陀螺的运动 卫星绕地球运动 飞行的铅球 情境导入 SZ-LWH 01 曲线运动 SZ-LWH 4 一、曲线运动 定义：物体的运动轨迹是曲线的运动称为曲线运动。 SZ-LWH 一、曲线运动 玻璃球从倾斜轨道滚下来，在水平桌面上做直线运动。 当受到与运动方向不在同一直线上的力时，玻璃球的运动方向将发生改变。 SZ-LWH 一、曲线运动 做曲线运动的条件：当物体所受合力的方向与它的运动方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。 投掷出去的铅球所受重力的方向与运动方向不在同一条直线上，因此做曲线运动。 SZ-LWH 02 平抛运动 SZ-LWH 8 二、平抛运动 抛体运动：以一定的速度将物体抛出，如果物体只受重力作用，这时物体的运动叫作抛体运动。 抛体运动忽略了空气阻力等次要因素，主要考虑重力作用，这是物理学中建立物理模型的方法，抛体运动是一种物理模型。 为了便于研究，需要对实际问题进行简化，突出影响问题的主要因素，忽略次要因素。 SZ-LWH 二、平抛运动 抛体运动开始时的速度叫初速度。 平抛运动：在抛体运动中，如果初速度沿着水平方向，那么这个运动叫作平抛运动。 SZ-LWH 二、平抛运动 【观察与体验】观察平抛运动 平抛运动演示实验，当小锤打击弹性金属片时，A球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时B球自由下落，做自由落体运动，观察两球是否同时落地。 SZ-LWH 二、平抛运动 用频闪照相的方法拍摄的两球每隔的时间间隔的运动过程的照片，观察分析： 两球在同一时刻总是处在同一水平高度上，说明它们在竖直方向上的运动是相同的。 在相等的时间间隔里， A球在水平方向上通过的距离都相等。 平抛运动的物体同时参与了两个运动： 1.水平方向上的匀速直线运动； 2.竖直方向上的自由落体运动。 SZ-LWH 二、平抛运动 平抛运动的规律 SZ-LWH 二、平抛运动 示例1 一位特技演员准备沿水平方向飞跃一条壕沟，壕沟的宽度及两侧的高度差如图所示，不计空气阻力。为确保安全飞过，特技演员驾驶摩托车的速度至少应为多少？ SZ-LWH 二、平抛运动 解：由平抛运动的下落高度公式，得 由平抛运动的水平距离公式，得 特技演员驾驶的摩托车的速度至少应为20 m/s，才能确保安全飞过。 SZ-LWH 二、平抛运动 等效方法是指在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的问题的一种逻辑思维方法。 【观察与体验】等效方法 把平抛运动分解为两个直线运动，把复杂的运动变成简单的运动求解的方法是物理学上常用的一种思维方法。 SZ-LWH 03 运动的合成与分解 SZ-LWH 17 三、运动的合成与分解 如果一个物体实际发生的运动产生的效果与另外两个运动共同产生的效果相同，我们就把这一物体实际发生的运动称为这两个运动的合运动，这两个运动称为这一实际运动的分运动。 运动的合成：由分运动求合运动的过程称为运动的合成。 运动的分解：由合运动求分运动的过程称为运动的分解。 运动的合成与分解遵从平行四边形定则。 SZ-LWH 如图所示为商场的自动扶梯，它在匀速运行的过程中，自动扶梯上的人也在匀速向斜上方运动。仔细观察人的运动，我们能否将此人的运动分解为两个分运动呢？ 三、运动的合成与分解 SZ-LWH 三、运动的合成与分解 自动扶梯上的人的运动看成是两个相互垂直的直线运动的合成，即：水平方向上的匀速直线运动与竖直方向上的匀速直线运动的合运动。 SZ-LWH 04 斜抛运动 SZ-LWH 21 四、斜抛运动 如果物体被抛出时的速度不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方，这种抛体运动称为斜抛运动。 SZ-LWH “雪如意”跳雪台 北京2022年冬奥会的国家跳台滑雪中心是我国首座跳台滑雪场地，由于它的主体建筑灵感来自于中国传统饰物“如意”，因而被形象地称作“雪如意” ，跳台滑雪的过程可抽象为质点在斜坡上的平抛运动。 四、斜抛运动 SZ-LWH 四、斜抛运动 【练习 现有某跳台滑雪运动员从跳台A处沿水平方向飞出，在斜坡B处着陆，测得运动员的从跳台飞出的水平初速度为15 m/s，空中飞行时间为2 s，试计算（1）运动员在A、B间飞行的水平距离大小；（2）在斜坡B处着陆时速度的大小。（不计空气阻力，g取10 m/s2） SZ-LWH 解 由平抛运动的水平距离公式可得运动员飞行的水平距离为 由平抛运动的速度公式，得B处的水平速度vx及竖直分速度vy的大小分别为 B处的速度的大小为 四、斜抛运动 SZ-LWH 在许多住宅小区的宣传栏中，我们常常能看到禁止高空抛物的警示。思考一下，生活中为什么要禁止高空抛物？ 作为一名有素质的现代公民，我们应加强道德修养，不仅自觉做到在任何时候都不高空抛物，同时要“爱管闲事”，做好宣传，教育身边人不要高空抛物。 请在课后查阅资料，了解高空抛物造成的危害和后果，知道高空抛物需承担的法律责任。 【行为与责任】拒绝高空抛物，从我做起 四、斜抛运动 SZ-LWH 05 匀速圆周运动 SZ-LWH 27 五、匀速圆周运动 【观察与体验】AG600大型水陆两栖飞机 AG600（左图）是我国自主研制的大型水陆两栖飞机，也是现在世界上在研的最大水上飞机。它的主要作用是进行水上救援、森林灭火等。AG600配装的是我国自主研制的先进涡桨发动机，采用了新型六叶螺旋桨系统（右图），能满足大吨位起降。 思考：螺旋桨叶片在旋转时，其上各点的运动轨迹是怎样的呢？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 圆周运动：轨迹为圆周或一段圆弧的运动称为圆周运动。 匀速圆周运动：如果做圆周运动的质点在任意相等的时间内通过的弧长都相等，这种运动就称为匀速圆周运动。 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 周期 做匀速圆周运动的质点运动一周所用的时间，称为周期。 周期表示符号： T ，在国际单位制中，它的单位是s（秒）。 频率 做匀速圆周运动的质点在单位时间内运动的周数，称为频率。 频率表示符号： f ，在国际单位制中，它的单位是Hz（赫）。 周期 T 与频率 f 的关系为： SZ-LWH 五、匀速圆周运动 转速：单位时间内转过的周数，称为转速。 转速常用符号n表示，转速的单位是r/min（转/分钟）。 转速与频率关系为： SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【练习】 迷你小风扇的转速为600 r/min，求其频率及周期各为多大？ 解：根据，可得 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【练习】电动机的转速 n = 1 200 r/min, 求电动机的转动频率是多少？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【观察与体验】遥控赛车比赛 某学校科技节活动中，在圆形赛道上举办遥控赛车比赛，左图所示为比赛中的场景，若赛车的运动视为匀速圆周运动，将两车视为质点，则它们的运动情况可简化为右图所示，甲、乙两车同时从A点出发，沿顺时针做匀速圆周运动，经过一段时间后，甲车到达B点，乙车到达C点。 思考：哪辆车运动得快？ 怎么描述它们运动的快慢？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 线速度： 我们把做匀速圆周运动的质点通过的弧长 s 和通过这段弧长所用时间 t 的比值，称为匀速圆周运动的线速度。 线速度用符号v表示 大小： 单位：在国际单位制中，线速度的单位是 m/s（米/秒） 方向：线速度的方向就在圆周该点切线方向上 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【观察与体验】 转动的秒针 时钟在正常工作时，秒针上各点在做匀速圆周运动，若秒针上不同位置有M、N两点，秒针运动一段时间后，观察M、N两点运动的快慢情况。 【思考与讨论】秒针上M、N两点在相同的时间内，通过的弧长是否相同？转过的角度是否相同？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 角速度 我们把做匀速圆周运动的质点与连接圆心的半径转过的角度φ与转过这一角度所用时间t 的比值，称为匀速圆周运动的角速度。 角速度用ω表示 大小： 单位：在国际单位制中，ω的单位是rad/s（弧度/秒） 角速度与线速度的关系： SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【练习】制药生产车间有三台转速不一样的旋转式压片机，其转台转速分别是20 r/min、40 r/min和60 r/min。试求： （1）这三台压片机转台的运转周期； （2）这三台压片机转台的角速度。 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【观察与体验】分析共享单车的转速 共享单车（左图）已经成为一种时尚，将共享单车的后轮架起，转动脚踏板，注意观察：大、小两个齿轮边缘上的A、B两点，哪个运动得更快些？小齿轮边缘与后轮边缘上的A、C两点（右图），哪个运动得更快些？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 示例2 学生用的修正带内置有两个齿轮，当使用修正带时，两个齿轮是相互咬合进行工作的，可知齿轮边缘上A、B两点的线速度大小相同，若大齿轮的半径为2 cm，小齿轮的半径为1 cm；试求A、B两点的角速度大小之比为多少？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 解 根据线速度与角速度的关系式 即 可得 由示例2可知，改变两个相互咬合齿轮的半径，我们可以实现转速的改变。 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【观察与体验】观察做圆周运动的小球 【思考与讨论】是什么力使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动？如果松手了，小球会发生什么情况？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 向心力 要使物体做匀速圆周运动, 必须始终给物体一个与线速度方向垂直、沿半径指向圆心的力，这个力称为向心力。 作用：只是改变速度的方向，不改变速度的大小。 方向：向心力的方向时刻指向圆心。 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【活动与探究】探究影响向心力大小的因素 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 向心力大小 向心力F与物体的质量m成正比，与角速度ω的平方成正比，与圆周半径R成正比。 计算公式 向心力是按效果命名的，并不是一种新型的力，而是物体实际所受的某一个力或者几个力的合力。 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 示例3 一辆质量为m的小汽车在凸形石拱桥拱桥上匀速行驶，若汽车行驶到桥中央时速度为v，桥面的圆周半径为R，求汽车对桥的压力。 解 汽车在桥中央时，受力情况如图所示，汽车受到：竖直向下的重力G和竖直向上的支持力FN。汽车在桥中央时，所受的合力提供向心力，得 根据牛顿第三定律，车对桥的压力与桥对车 的支持力大小相等，方向相反。 则汽车对桥的压力为 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【思考与讨论】 由示例3可知，在圆拱形桥上，汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。 试分析，在经过凹形桥时，物体对桥面的压力比它自身的重力大还是小？在过凹形桥时应注意什么问题？ SZ-LWH 五、匀速圆周运动 向心加速度 由向心力产生的加速度，称为向心加速度。 方向：沿着半径指向圆心。 计算公式 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 示例4 如图所示是自行车比赛的圆形赛道，若圆周半径为50 m，路面是水平的，某运动员以15 m/s的线速度做匀速圆周运动，运动员和自行车的总质量为100 kg。（不计空气阻力，g取10 m/s2），求： （1）运动员做匀速圆周运动的向心加速度；   （2）自行车所受摩擦力的大小。 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 解 （1）由向心加速度的公式，可得加速度大小 （2）牛顿第二运动定律公式，可得向心力大小为 路面是水平的，如果向心力全部由摩擦力提供，则自行车所受摩擦力大小为 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 离心运动 如果物体得不到足够的向心力，将会由于惯性，逐渐远离圆周运动的圆心，因此这种运动常被称为离心运动。 离心机械 在实际中，利用离心现象工作的机械称为离心机械。 SZ-LWH 五、匀速圆周运动 【技术·中国】国之重器——海上超强挖泥船 SZ-LWH 【行为与责任】遵守交规文明出行 驾车行驶到转弯路段时，如图所示，既想要快速通过弯道又不希望产生太大的离心力的话，必须充分利用道路的宽度，尽量以趋于直线的大弧度来转弯。例如入弯前，保持直线行驶，同时降低车速，如果是急弯，则应进一步降低车速，确保车辆在弯道内可控。 五、匀速圆周运动 SZ-LWH 作业布置 实践与探索1-8 #1、3、4、5 作业布置 SZ-LWH 谢谢各位的聆听！ SZ-LWH 55 星之所在 初音未来 Other 132264.0 $$