第5章 1. 曲线运动-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第二册学习手册（人教版2019）

学 第五章 抛 体 运 动 第五章 抛 体 运 动 课 标 要 求 1. 通过实验， 了解曲线运动， 知道物体做曲 线运动的条件。 2. 通过实验， 探究并认识平抛运动的规律。 会用运动合成与分解的方法分析平抛运 动。 体会将复杂运动分解为简单运动的物 理思想。 能分析生产生活中的抛体运动。 3. 通过研究平抛运动等运动形式， 体会物理 学中化繁为简的研究方法， 拓展对运动多 样性的认识， 深化对位移、 速度、 加速度 等重要概念的理解， 进一步提高关于力与 运动关系的认识。 4. 会做 “探究平抛运动的特点” 等实验。 能 明确实验需要测量的物理量， 由此设计实 验方案。 会使用所提供的实验器材进行实 验并获得数据， 通过对数据的分析发现其 中的特点， 进而归纳出实验结论， 并尝试 对其作出解释。 能撰写实验报告。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 位移关系。 水平分位移： x=v 0 t ； 竖直分位移： y= 1 2 gt 2 ； t 时刻合位移的大 小和方向： s= x 2 +y 2 姨 ， tan θ= y x = g 2v 0 t 。 2. 速度关系。 水平分速度： v x =v 0 ； 竖直分速度： v y =gt ； t 时刻平抛物体的速度大小和方向： v t = v 2 x +v 2 y 姨 ， tan α= v y v x = g v 0 t 。 3. 加速度。 水平方向： a=0 ； 竖直方向： a=g ； 合加速度大小和方向： a=g ， 方向竖直 向下。 4. 轨迹方程。 平抛运动的轨迹为抛物线， 其轨迹方 程为 y＝ 1 2 gt 2 ＝ 1 2 g x v 0 0 # 2 ＝ g 2v 2 0 x 2 。 提 纲 挈 领 1. 本章讲述的内容包括曲线运动产生的条 件、 分运动和合运动、 运动的合成与分 x y O v x v y s y s α v θ 曲线运动的条件 运动的合成与分解 曲线运动 抛体运动 实验： 探究平抛运动的特点 抛 体 运 动 动 % ' ' ' ' & ' ' ' ' ( % ' ' ' ' & ' ' ' ' ( 抛体运动 的规律 % ' ' ' ' & ' ' ' ' ( 平抛运动 （定义、 性质 、 规律） 平抛运动的重要结论 类平抛运动、 斜抛运动 1 学 高 中 物 理 必 修 第二册 （人教版） 解、 匀变速曲线运动 （典型基本模型平抛 运动）。 既要讨论曲线运动的规律， 又要 用牛顿运动定律对有关曲线运动的问题 进行分析。 2. 本章有意识渗透了理想模型的方法、 极限 的思想方法、 图像的方法以及控制变量 法， 这些方法是学生必备的科学素养。 3. 注重与生产生活、 当今热点、 现代科技的 联系。 注重与科学思维、 科学探究、 科学 态度与责任等物理学科核心素养的渗透。 4. 本章特点是应用性强， 贴近生活。 如乒乓 球、 排球、 投篮的抛体运动等问题， 多涉 及平抛运动初速度、 位移等量的计算， 要 求能通过平抛运动的模型特征， 对生活中 的类平抛问题进行简化， 并建立物理模型 来研究。 5. 在高考中， 这部分知识属于每年高考必考 内容。 2021 年河北卷、 2020 年新课标 Ⅱ 卷、 2019 年高考全国理综 Ⅱ 卷、 2018 年 高考全国理综 Ⅲ 卷、 2017 年高考全国理 综 Ⅰ 卷， 均有与抛体运动相关的试题。 抛 体运动可以与能量、 动量、 电场等知识相 结合， 进行更综合、 更灵活的考查， 预计 在今后的高考中， 抛体运动仍是考查学生 能力和水平的极好素材。 6. 本章重点： 物体做曲线运动的条件； 曲线 运动的速度方向； 运动的合成与分解； 抛 体运动的规律。 7. 本章难点： 如何理解曲线运动的方向； 如 何理解并运用运动合成与分解的方法。 2 学 第五章 抛 体 运 动 知 识 梳 理 知识点 1 曲线运动的速度方向 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。 2. 曲线运动的运动性质： 速度方向时刻在改 变， 所以无论速度大小是否改变， 曲线运 动都一定是变速运动， 即合外力 （或加速 度） 一定不为 0 。 知识点 2 物体做曲线运动的条件 1. 条件： 物体所受合外力 （或加速度） 的方 向与它的速度方向不在同一直线上。 2. 曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速 度方向之间， 速度方向与轨迹相切， 合外 力方向指向轨迹的凹侧。 要 点 突 破 要点 1 曲线运动的条件及特点 1. 条件： 物体所受合外力的方向与它的速度 方向不在同一直线上。 2. 特点。 （ 1 ） 轨迹是一条曲线。 （ 2 ） 某点的瞬时速度的方向， 沿曲线上这一 点的切线方向。 （ 3 ） 曲线运动的速度方向时刻在改变， 所以 是变速运动， 一定有加速度。 （ 4 ） 合外力始终指向运动轨迹的凹侧。 例 1 关于做曲线运动的物体， 下列说法正 确的是 （ ） A. 物体的速度方向一定不断改变 B. 物体的速度大小一定不断改变 C. 物体的加速度方向一定不断改变 D. 物体的加速度大小一定不断改变 解析： 对于曲线运动来说， 速度方向始终沿 着轨迹某点的切线方向， 其方向一定会发生 变化， 而大小则有可能不变， 故 A 正确、 B 错误； 曲线运动的加速度有可能不变， 即有 可能做匀变速曲线运动， 故 C 、 D 错误。 答案： A 变式训练 1 一物体在共点恒力 F 1 、 F 2 、 F 3 的共同作 用下做匀速直线运动， 突然撤去 F 1 ， 其他力 不变， 则物体可能做的运动， 下列说法正确 的是 （ ） A． 物体不可能做匀变速直线运动 B． 物体可能做直线运动， 也可能做曲线运动 C． 物体一定沿着 F 1 的方向做匀减速直线运动 D． 物体一定沿着与 F 1 相反的方向做匀加速 直线运动 1. 曲 线 运 动 思路点拨 曲线运动速度方向时刻改变， 加速 度一定不为 0 ， 且加速度方向一定与速度 方向不在一条直线上。 至于加速度的大 小、 方向是否变化都是不确定的。 3 学 高 中 物 理 必 修 第二册 （人教版） 要点 2 曲线运动的轨迹分析 例 2 在 xOy 平面内， 一质 点仅在恒力 F 作用下由原点 O 运动到 A 点， 其轨迹及在 O 点、 A 点的速度方向如图 所示 ， 则 F 的方向可能沿 （ ） A. y 轴正方向 B. y 轴负方向 C. x 轴正方向 D. x 轴负方向 解析： 质点做曲线运动时， 合力指向轨迹的 内侧， 同时与速度不共线。 若沿 y 轴方向， 则力与速度共线， 故 A 、 B 错误。 依据轨迹 弯曲的方向， F 的方向可能沿 x 轴正方向， 所以 D 错误， C 正确。 答案： C 变式训练 2 质点做曲线运动， 它的轨迹如图所示， 由 A 向 C 运动， 关于它通过 B 点时的速度 v 的方向和加速度 a 的方向， 正确的是 （ ） 拓 展 创 新 物体运动轨迹是曲线的运动， 称为 “曲 线运动”。 当物体所受的合外力和它的速度 方向不在同一直线上， 物体就是在做曲线运 动 （ curvilinear motion ）。 曲线运动在生活中 很常见， 盘山公路上的汽车、 飞行表演的飞 机、 运动员投出的铅球， 它们运动的轨迹都 是曲线。 变式训练答案 1. B 2. B 曲线 运动 0°<θ<90° 加速曲线运动 既改变速度 的大小， 又 改变速度的 方向 90°<θ<180° 减速曲线运动 θ=90° 速度大小不变 的曲线运动 只改变速度 的方向， 不 改变速度的 大小 分类 速度和合力 的夹角 θ 运动的性质 力的作用 效果 直线 运动 θ=0° 加速直线运动 只改变速度 的大小， 不 改变速度的 方向 θ=180° 减速直线运动 v 0 x y A O v 例 2 题图 思路点拨 曲线运动的物体合外力一定指向轨 迹的凹侧， 且合外力的方向一定不与速 度方向共线。 A B C v a A B C v a A B C v a A B C v a A B C D 4