1.1 认识曲线运动-【金版教程】2024-2025学年高中物理必修第二册创新导学案课件PPT（教科版2019）

第一章　抛体运动 1.认识曲线运动 1．知道曲线运动的速度方向，知道曲线运动是一种变速运动。2.知道物体做曲线运动的条件，并能用于分析曲线运动的一些实例。 2 目录 1 2 课后课时作业 课前自主学习 课堂探究评价 3 课前自主学习 一　随处可见的曲线运动 曲线运动：物理学中，我们把物体运动轨迹是______的运动，叫作曲线运动。 二　曲线运动的速度方向 1．曲线运动的速度方向：质点做曲线运动，经过某一位置时的速度方向就是曲线在这一点的_____方向。 2．曲线运动的性质：因为曲线运动的速度方向___________，所以曲线运动是一种______运动。 三　物体做曲线运动的条件 当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向_______________时，物体就做曲线运动。 曲线 切线 时刻在变化 变速 不在同一直线上 课前自主学习 5 判一判 (1)物体做曲线运动时，合外力一定是变力。(　　) (2)物体做曲线运动时，合外力一定不为零。(　　) (3)物体做曲线运动时，加速度一定不为零。(　　) 提示：(1)×　物体做曲线运动时，合外力一定与速度不共线，但不一定变化。 (2)√　若物体所受合外力为零，物体将做匀速直线运动或静止，所以做曲线运动的物体，所受合外力一定不为零。 (3)√　物体做曲线运动时速度不断变化，所以加速度一定不为零。 课前自主学习 6 课堂探究评价 探究1　曲线运动的速度方向 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 8 活动1：如图甲所示，水平桌面上放一磁性画板(可显示在画板上运动的磁性物体的轨迹)，在画板上固定一塑料圆弧形挡板。让一个磁性小球以一定的初速度在圆弧形挡板的约束下运动。更换挡板，可以改变挡板的弯曲程度，重复几次实验。观察并思考：小球离开挡板后，运动轨迹是怎样的？根据运动轨迹，你能指出小球离开挡板时的速度方向吗？ 提示：直线；沿圆弧形挡板末端的切线方向。 课堂探究评价 9 活动2：在《物理　必修第一册》我们学习过瞬时速度，现在我们从理论上分析做曲线运动的物体的瞬时速度方向。如图乙所示，质点沿曲线运动，某段时间从A运动到B，这段时间的平均速度沿什么方向？ 活动3：设想研究的时间段逐渐缩短，则B点逐渐向A点靠近。由此可分析出质点在A点的瞬时速度沿什么方向？ 提示：从A到B。 提示：当时间段变得非常非常小的时候，B点非常非常接近A点，直线AB就将与过A点的切线重合。因此，可以认为质点在A点的瞬时速度方向沿曲线在A点的切线方向。 课堂探究评价 10 1．曲线运动的速度 (1)速度的方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。 (2)曲线运动的速度特点：曲线运动的速度方向时刻在改变。 2．曲线运动的性质及分类 (1)性质：曲线运动一定是变速运动，加速度一定不为零，所受合外力一定不为零。 (2)分类：①匀变速曲线运动：加速度恒定；②非匀变速曲线运动：加速度变化。 课堂探究评价 11 3．运动的五种类型 轨迹特点 加速度特点 运动性质 直线 加速度为零 匀速直线运动或静止 加速度不变 匀变速直线运动 加速度变化 非匀变速直线运动 曲线 加速度不变 匀变速曲线运动 加速度变化 非匀变速曲线运动 课堂探究评价 12 例1　关于运动的性质，以下说法中正确的是(　　) A．曲线运动一定是变速运动 B．变速运动一定是曲线运动 C．曲线运动一定是变加速运动 D．加速度不变的运动一定是直线运动 课堂探究评价 13 (1)如何判断一个运动是否为变速运动？ (2)如何判断一个运动是否为变加速运动？ 提示：分析物体速度的大小、方向是否变化，只要有一个变化则为变速运动。 提示：判断一个运动是否为变加速运动，只要看物体的加速度是否变化。加速度不变，为匀变速运动；加速度变化，为变加速运动。与物体做直线运动还是曲线运动无关。 课堂探究评价 14 规范解答　做曲线运动的物体速度方向时刻变化，所以曲线运动一定是变速运动，A正确。变速运动可能是速度的大小在变化而速度的方向不变，所以不一定是曲线运动，B错误。曲线运动可能是变加速曲线运动(即非匀变速曲线运动)，也可能是匀变速曲线运动，C错误。加速度不变的运动可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动，D错误。 课堂探究评价 15 曲线运动性质的两种判断方法 (1)看物体所受的合外力。做曲线运动的物体所受的合外力若为恒力，则物体做匀变速曲线运动；若为变力，则物体做非匀变速曲线运动。 (2)看物体的加速度。做曲线运动的物体的加速度若恒定不变，则物体做匀变速曲线运动；若加速度变化，则物体做非匀变速曲线运动。 课堂探究评价 16 [变式训练1]　翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目。如图所示，过山车(可看成质点)从高处冲下，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．过山车做匀速运动 B．过山车做变速运动 C．过山车受到的合外力等于零 D．过山车经过A、C两点时的速度方向相同 解析　过山车做曲线运动，其速度方向时刻变化，故过山车做变速运动，A错误，B正确；做变速运动的物体的加速度一定不为零，由牛顿第二定律可知物体所受的合外力一定不为零，C错误；过山车经过A点时速度方向竖直向上，经过C点时速度方向竖直向下，D错误。 课堂探究评价 17 探究2　物体做曲线运动的条件 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 18 活动1：曲线运动是一种变速运动。根据牛顿第一定律，要使物体的运动状态发生改变，必须对物体施加力的作用。如图甲所示，钢珠在水平面上做直线运动，进行实验并观察：把磁铁置于什么区域，钢珠才会偏离原来的方向而做曲线运动？ 活动2：如图乙所示，抛出去的篮球靠什么力来改变运动方向而做曲线运动？轨迹与这个力的方向有什么关系？ 提示：只要磁铁不在钢珠原来沿直线运动的直线上即可。 提示：竖直向下的重力；轨迹向重力的方向发生弯曲。 课堂探究评价 19 1．物体做曲线运动的条件：当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动。 2．曲线运动的轨迹特点：做曲线运动的物体在某一点的速度方向，与它的运动轨迹在该点相切，轨迹曲线向合外力方向弯曲，而且处在速度方向与合外力方向构成的夹角之间，如图所示，即合外力指向轨迹曲线的凹侧。 课堂探究评价 20 3．曲线运动中合外力F(加速度a)对物体速度的影响 (1)内容：当合外力F(加速度a)跟物体速度不在同一直线上时，可以把F(a)在沿速度的方向和垂直速度的方向进行分解，如图a、b所示。其中F1(a1)与速度在同一直线上，只能改变速度的大小，图a中F1(a1)与速度同向，故速度要增大，图b中F1(a1)与速度反向，故速度要减小；F2(a2)与速度垂直，只能改变速度的方向，不能改变速度的大小。 (2)结论：①F(a)与v的夹角为锐角时，物体做加速曲线运动。②F(a)与v的夹角为钝角时，物体做减速曲线运动。③F(a)与v的夹角为直角时，物体做匀速(率)曲线运动。 课堂探究评价 21 例2　“嫦娥五号”探月卫星在由地球飞向月球时，假设沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐减小。在此过程中探月卫星所受合外力方向可能是下列图中的(　　) 课堂探究评价 22 (1)曲线运动的轨迹与合外力的方向关系如何？ (2)什么情况下物体做减速曲线运动？ 提示： 曲线运动的轨迹向合外力方向弯曲。 提示：合外力与速度的夹角为钝角时，物体做减速曲线运动。 课堂探究评价 23 规范解答　由合外力方向指向轨迹凹侧知A、D一定错误。由于探月卫星是从M点向N点飞行，且速度逐渐减小，B中合外力与速度的夹角为锐角，速度增加，C中合外力与速度的夹角为钝角，速度减小，故选C。 课堂探究评价 24 分析物体做曲线运动时受力方向的关键 一要明白做曲线运动的物体所受合外力的方向一定指向轨迹曲线凹侧；二要明白当物体所受合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时，速度增加，当物体所受合外力的方向与速度方向的夹角为钝角时，速度减小。 课堂探究评价 25 [变式训练2]　一物体由静止开始自由下落，一小段时间后突然受一恒定水平向右的风力的影响，但着地前一段时间内风突然停止，则其运动的轨迹可能是(　　) 解析　物体自由下落到某处突然受一恒定水平向右的风力，此时合外力向右下方，则轨迹应向右弯曲，且拐弯点的切线方向应与速度方向相同，即竖直向下；风停止后，物体只受重力，即合外力竖直向下，轨迹应向下弯曲，只有C符合，故选C。 课堂探究评价 26 课后课时作业 1．(曲线运动的理解)做曲线运动的物体，在运动过程中，一定发生变化的物理量是(　　) A．速度的大小 B．速度的方向 C．加速度的大小 D．加速度的方向 解析　物体做曲线运动，其速度的方向一定变化，但大小可能变化，也可能不变，B正确，A错误；做曲线运动的物体一定具有加速度，加速度可能不变，也可能变化，故C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 2．(曲线运动的理解)关于曲线运动，下列说法正确的是(　　) A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动 B．物体在变力作用下一定做曲线运动 C．做曲线运动的物体，其速度大小一定变化 D．加速度(不为0)不变的运动可能是曲线运动 解析　物体做曲线运动的条件是合外力方向与速度方向不在同一直线上，与是恒力或变力无关，A、B错误；做曲线运动的物体速度方向变化，但速度大小和加速度不一定变化，C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 3．(曲线运动的条件)物体做曲线运动的条件为(　　) A．物体运动的初速度不为0 B．物体所受合外力为变力 C．物体所受的合外力的方向与速度的方向不在同一条直线上 D．物体所受的合外力的方向与加速度的方向不在同一条直线上 解析　当物体受到的合外力方向与速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动，故C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 4．(曲线运动的条件)对做曲线运动的物体，下列说法正确的是(　　) A．速度方向与合外力方向不可能在同一条直线上 B．加速度方向与合外力方向可能不在同一条直线上 C．加速度方向与速度方向有可能在同一条直线上 D．合外力的方向一定是变化的 解析　由物体做曲线运动的条件可知，做曲线运动的物体的速度方向与合外力(加速度)方向不在同一直线上，所以A正确，C错误；根据牛顿第二定律，物体的加速度与所受合外力一定同向，所以B错误；在恒力作用下，物体也可能做曲线运动，只要合外力方向与速度方向不共线即可，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 5．(对曲线运动条件的理解)(多选)质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态，若突然撤去F1，保持其他力不变，则质点(　　) A．一定做匀变速运动 B．一定做直线运动 C．一定做非匀变速运动 D．可能做曲线运动 解析　质点在恒力作用下产生恒定的加速度，加速度恒定的运动一定是匀变速运动，由题意可知，当突然撤去F1时，质点受到的合外力大小等于F1的大小，方向与F1相反，故A正确，C错误。在撤去F1之前，质点保持平衡，有两种可能：一是质点处于静止状态，则撤去F1后，质点做匀变速直线运动；二是质点处于匀速直线运动状态，则撤去F1后，质点可能做直线运动(条件是：F1的方向和速度方向在同一条直线上)，也可能做曲线运动(条件是：F1的方向和速度方向不在同一条直线上)，故B错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 6．(力、速度与运动轨迹的关系)一个质点在恒力F作用下，在xOy平面上从O点运动到B点的轨迹如图所示，且在A点时的速度方向与x轴平行，则恒力F的方向可能是(　　) A．沿＋x方向 B．沿－x方向 C．沿＋y方向 D．沿－y方向 解析　根据曲线运动的轨迹位于速度方向和合外力方向所夹的范围内且向合外力方向弯曲，可知A、B、C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 7．(综合)如图所示是陨石在大气层中下落形成流星的 延时照片。由此可判断陨石在图示的运动过程中(　　) A．所受合外力可能为零 B．运动轨迹上每一点的切线方向，就是陨石在该点的运动方向 C．陨石受到的合外力方向可能与速度方向相同 D．陨石的运动速度可能不变 解析　陨石做曲线运动，则所受合外力不可能为零，A错误；曲线运动轨迹上每一点的切线方向，就是陨石在该点的运动方向，B正确；陨石做曲线运动，则受到的合外力方向不可能与速度方向相同，C错误；陨石的运动方向不断变化，则速度不断变化，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 8．(力、速度与运动轨迹的关系)汽车在水平地面转弯时， 坐在车里的小云发现车内挂饰偏离了竖直方向，如图所示。设 转弯时汽车所受的合外力为F，关于本次转弯，下列图示可能 正确的是(　　) 解析　根据题图可知，车内的挂饰偏向了右方，则汽车正在向左转弯，由于汽车做曲线运动，故合外力F指向轨迹的内侧，故A正确，B、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 9．(力、速度与运动轨迹的关系)2020年11月24日凌晨，搭载嫦娥五号探测器的长征五号遥五运载火箭从文昌航天发射场顺利升空，12月17日，嫦娥五号返回器携带月球样品在地球上预定区域安全着陆。在落地之前，它在地球大气层打了个“水漂”，如图所示为返回器跳跃式返回过程示意图，虚线圆为大气层的边界，返回器从a点进入大气层，经a、b、c、d、e回到地面，其中a、c、e为轨道和大气层外边界的交点。下列说法正确的是(　　) A．返回器经过a、c两点时速度方向可能相同 B．返回器经过c、e两点时速度方向可能相同 C．返回器经过b、d两点时加速度方向可能相同 D．返回器经过d点时速度方向与加速度方向可能垂直 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 解析　曲线运动中各点的速度方向沿该点切线的方向，返回器经过a、c两点时速度方向不可能相同，经过c、e两点时速度方向也不可能相同，A、B错误；根据曲线运动的知识可知，返回器加速度方向指向轨迹的凹侧，返回器经过b点时加速度方向大致向上，经过d点时加速度方向大致向下，不可能相同，C错误；返回器经过d点时速度方向沿切线方向，加速度方向指向轨迹的内侧，可能垂直，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 10．(力、速度与运动轨迹的关系)歼20是我国自主研发的一款新型隐形战机，图中虚线是某次歼20离开跑道在竖直方向向上加速起飞的轨迹，直线是曲线上过飞机所在位置的切线，则空气对飞机作用力的方向可能是(　　) A．沿F1方向 B．沿F2方向 C．沿F3方向 D．沿F4方向 解析　空气对飞机的作用力与飞机重力的合力应指向曲线的凹侧，同时由于飞机加速运动，故合力与速度的夹角应为锐角，故只有沿F3方向可能是空气对飞机的作用力的方向，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 11．(力、速度与运动轨迹的关系)如图所示，一物体在水平恒力的作用下沿光滑水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90°，则物体从M点到N点的运动过程中，物体的速度将(　　) A．不断增大 B．不断减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 解析　曲线运动的轨迹在速度方向与合外力方向之间，对M、N点进行分析可知，开始时恒力与速度夹角为钝角，后来夹角为锐角，则物体的速度先减小后增大，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 13．(曲线运动的条件)关于物体的受力和运动，下列说法正确的是(　　) A.物体在不垂直于速度方向的合外力作用下，速度大小可能一直不变 B.物体做曲线运动时，某点的加速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向 C.物体受到变化的合外力作用时，它的速度大小一定改变 D.做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用 解析　物体在不垂直于速度方向的合外力作用下，速度大小不可能一直不变，故A错误；物体做曲线运动时，某点的速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向，而不是加速度方向，故B错误；物体受到变化的合外力作用时，它的速度大小可以不改变，故C错误；物体做曲线运动的条件是一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课后课时作业 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 12．(曲线运动的理解)(多选)在光滑水平面上有一质量为2 kg的物体，受几个共点力作用做匀速直线运动。现突然将与速度反方向的2 N的力水平旋转90°，则关于物体运动情况的叙述正确的是(　　) A．物体做速度大小不变的曲线运动 B．物体做加速度为eq \r(2) m/s2的匀变速曲线运动 C．物体做速度越来越大的曲线运动 D．物体做非匀变速曲线运动，其速度越来越大 解析　由题意知，力水平旋转之后，合外力与速度方向夹角为45°，物体做速度增大的匀变速曲线运动，合外力F＝2eq \r(2) N，故加速度a＝eq \f(F,m)＝eq \r(2) m/s2，B、C正确，A、D错误。 $$