5.1曲线运动（课件）-【高效课堂】2024-2025学年高中物理同步精品备课一体化资源（人教版2019必修第二册）

5.1曲线运动 第五章 抛体运动 人教版高中物理 必修二 到目前为止，我们只研究了物体沿着一条直线的运动。实际上，自然界中的曲线运动是很常见的。运动员奋力投球，篮球沿着一条优美的弧线进入篮筐；亿万年来地球在接近圆形的轨道上绕太阳时刻不停地公转。抛出的篮球、公转的地球，它们运动的轨迹都是曲线。我们把轨迹是曲线的运动称为曲线运动（curvilinear motion）。 从现在开始，我们把目光转向抛体运动、圆周运动，以及更一般的曲线运动。从中我们可以体会到，研究直线运动时的基本思路和方法，原则上同样可以用来处理曲线运动。 课标要点 1.知道什么是曲线运动。 2.会确定曲线运动的速度方向。 3.知道物体做曲线运动的条件。 导入新课 观察右边两幅图片描述的现象，你能不能说清楚：砂轮打磨下来的炽热微粒和飞出去的链球，分别沿着什么方向运动？ 问题？ 我们知道，物体做直线运动时，速度方向与运动轨迹 。 物体做曲线运动时，速度方向又是怎样的呢？ 一致 一、曲线运动的速度方向 1.曲线运动的定义： 的运动叫作曲线运动。 运动轨迹是曲线 一、曲线运动的速度方向 2.曲线运动的速度方向 运动员掷链球时，链球在手的牵引下做 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 。可见，做曲线运动的物体，速度的方向在 。 下面我们来研究做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向。 曲线 也不一样 不断变化 一、曲线运动的速度方向 一、曲线运动的速度方向 一、曲线运动的速度方向 一、曲线运动的速度方向 除实验方法外，还有什么方法可以确定物体在某一时刻的速度方向？ 讨论这一问题时要明确一个数学概念—— 。 曲线的切线 一、曲线运动的速度方向 如图 5.1-2，过曲线上的A、B 两点作直线，这条直线叫作曲线的 。设想B 点逐渐沿曲线向A 点移动，这条割线的位置也就不断变化。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 （tangent）。 A B 切线 割线 割线 切线 应用了极限的思想方法。 假设图5.1-2 中的曲线是某一质点的运动轨迹。若质点在一段时间内从B 点运动到A 点，则质点的平均速度的方向由 点指向 点。当B 点越来越靠近A 点时，质点的平均速度方向将越来越接近A 点的 。当B 点与A点的距离接近 时，质点在A 点的速度方向沿过A 点的切线方向。 B A 切线方向 0 一、曲线运动的速度方向 数学中的切线不考虑方向，但物理中的切线具有方向。 由v=，平均速度方向与位移方向相同。 一、曲线运动的速度方向 根据上面的分析，可以得到结论： 质点在某一点的速度方向， 。 沿曲线在这一点的切线方向 曲线上某点的切线方向 A B C 一、曲线运动的速度方向 3.曲线的运动性质 速度是矢量，既有大小，又有方向。由于曲线运动中 是变化的，所以曲线运动是 。 速度的方向 变速运动 速度的方向一定变化，但速度的大小不一定变化。 注： ①曲线运动可能是匀变速运动(a恒定)，也可能是非匀变速运动(a改变)。 ②变速运动不一定是曲线运动。 ③曲线运动中位移的大小小于路程。 即时练习1 1．如图所示，歼-20沿曲线MN向上爬升，图中画出表示歼-20在P点速度的四种方向，其中可能正确的是（　　） A．① B．② C．③ D．④ C 【详解】歼-20从M点运动到N点，做曲线运动，在P点速度方向为该点切线方向，即③。 故选C。 二、物体做曲线运动的条件 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。 物体受什么样的力才会做曲线运动？下面我们通过实验来研究这个问题。 二、物体做曲线运动的条件 二、物体做曲线运动的条件 二、物体做曲线运动的条件 实验现象： 生活中也有大量类似的例子。例如，向斜上方抛出的石子，它所受重力的方向与速度的方向 同一条直线上，石子做 运动。 石子 G v 由实验可以看出，当钢球受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上时，钢球做曲线运动。 不在 曲线 1.物体做曲线运动的条件 大量事实表明： 根据牛顿第二定律，物体 的方向与它受力的方向总是一致的。当物体受力的方向与速度的方向不在同一直线上时，加速度的方向也就与速度的方向 同一直线上了，于是物体的速度方向要发生变化，物体就做曲线运动。 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。 二、物体做曲线运动的条件 （1）动力学条件 加速度 （2）运动学条件：加速度的方向与物体的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。 不在 注： 物体做曲线运动的前提： ①初速度不为0； ②合力不为0 二、物体做曲线运动的条件 2.对物体做曲线运动的条件的理解 （1）无力不拐弯，拐弯必有力： 曲线运动是变速运动，因此必定有加速度，而力是产生加速度的原因，因此做曲线运动的物体受到的合力不为0。 （2）物体做曲线运动时，合力的“一定”与“不一定”： ①“一定”：物体受到的合力一定不为零，物体所受合力的方向与其速度方向一定不共线。 ②“不一定”：物体受到的合力不一定变化。 （合加速度） 二、物体做曲线运动的条件 速度和力的夹角与运动的关系 分类 速度和合力的夹角θ 运动性质 力的作用效果 直线运动 θ=0° 加速直线运动 只改变速度大小，不改变速度方向 θ=180° 减速直线运动 曲线运动 0°<θ<90° 加速曲线运动 既改变速度大小，又改变速度方向。 90°<θ<180° 减速曲线运动 θ=90° 速度大小不变的曲线运动 只改变速度方向，不改变速度大小。 速度减为0后反向运动，此时θ=0° 二、物体做曲线运动的条件 3.曲线运动的特点 （1）做曲线运动的物体的位移大小一定小于其路程，其平均速度大小一定小于其平均速率。 A B 二、物体做曲线运动的条件 （2）曲线运动是变速运动，物体所受合力沿轨迹切线方向的分力使物体的速度大小发生变化，沿垂直轨迹切线方向的分力使物体的速度方向发生变化。 二、物体做曲线运动的条件 4.物体做曲线运动时合力与轨迹的关系 做曲线运动的物体，其轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间，且向合力所指的方向弯曲，即合力指向轨迹的凹侧。 即时练习2 2．荡秋千是中学生喜爱的体育活动之一，如图所示，小强正在荡秋千。小强荡秋千时，其加速度（　　） A．一定不等于零 B．一定等于零 C．一定不变 D．可能不变 A 【详解】小强荡秋千时，做曲线运动，所受合外力一定不等于零，因此其加速度一定不等于零。 故选A。 即时练习3 3．关于做曲线运动或圆周的物体，下列说法正确的是（　　） A．物体做曲线运动时，加速度一定变化 B．物体做圆周运动时，速度大小一定变化 C．物体所受的合外力方向可能与初速度方向在同一直线上 D．物体做斜抛运动时，速度改变量的方向一定是竖直向下 D 【详解】AC．物体做曲线运动是由于物体的速度方向与受力方向不在同一直线上，但物体所受合外力不变时，其加速度不变，比如抛体运动的物体，其加速度就是恒定的，AC错误； B．物体做圆周运动时，速度大小可以不变，如匀速圆周运动，但方向时刻在变，B错误； D．物体做斜抛运动时，其加速度为重力加速度，根据加速度的定义可知 解得 所以物体速度改变量的方向与重力加速度的方向一致，都是竖直向下的，D正确。 故选D。 课堂小结 5.1曲线运动 定义 轨迹为曲线 速度 切线方向 条件 合力方向与速度方向不共线 $$