第1章 第1节 认识曲线运动-【优学精讲】2024-2025学年高中物理必修第二册教用Word(教科版)

第1节　认识曲线运动 1．知道什么是曲线运动，会确定曲线运动中速度的方向，知道曲线运动是变速运动。 2．知道物体做曲线运动的条件和特点。 3．理解物体所受合力、运动轨迹和速度方向之间的关系。 一、随处可见的曲线运动 定义：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.如图所示，质点沿曲线运动，某段时间从A运动到B，从A到B就是质点位移的方向，也就是这段时间内的平均速度方向。设想研究的时间段逐渐缩短，则B点逐渐向A点靠近，当B点非常非常接近A点，可以认为质点在A点的瞬时速度方向沿曲线在A点的__________方向。 2．在曲线运动中，当所取运动过程足够短时，质点在这一极短过程的运动就可视为直线运动。通过“化曲为直”，转换思维，可使问题得以简化。 3．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________________。 4．曲线运动的速度________时刻在变化，所以曲线运动是一种________________。 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。 判断下列说法是否正确。 (1)曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。(　　) (2)物体的速度不断改变，物体一定做曲线运动。(　　) (3)做曲线运动的物体的速度与物体所受合外力不可能在同一条直线上。(　　) (4)做曲线运动的物体所受合外力的方向一定是变化的。(　　) (5)物体受恒力作用时不可能做曲线运动。(　　) 提示：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× [答案自填] 曲线　切线　切线方向　方向　变速运动　不在同一直线上 知识点一　曲线运动的性质和特点 图为砂轮打磨下来的炽热微粒飞离砂轮时的情形，微粒离开砂轮的时刻不同，飞离时的速度方向也不一样。 (1)微粒离开砂轮瞬间速度方向如何？ (2)微粒在离开砂轮前速度是否变化？ (3)微粒做曲线运动时，加速度可以是零吗？为什么？ 提示：(1)微粒未离开砂轮前，随着砂轮一起运动，轨迹为圆，离开砂轮瞬间速度为圆周上该点的切线方向，即沿离开砂轮时该点的切线方向。 (2)微粒在离开砂轮前速度是不断变化的。 (3)微粒做曲线运动时，速度方向发生变化，即运动状态发生改变，微粒受到的合外力不为零，所以加速度不可以是零。 1．曲线运动的速度方向 曲线运动中某时刻的速度方向就是该相应位置点的切线方向。 2．曲线运动是变速运动 由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化，不管速度大小是否变化，因为速度是矢量，物体的速度时刻在变化，所以曲线运动一定是变速运动，一定有加速度，但加速度不一定变化。 3．曲线运动的分类 (1)匀变速曲线运动：加速度恒定的曲线运动，即物体在恒力作用下的曲线运动。 (2)变加速曲线运动：加速度不断变化的曲线运动，即物体在变力作用下的曲线运动。 角度1　曲线运动的特点 　当一个物体做曲线运动时(　　) A．其速度方向一定发生变化 B．其速度的大小一定发生变化 C．其运动位移一定在增大 D．其加速度大小一定发生变化 [解析]　曲线运动中物体的速度方向沿曲线在这一点的切线方向，速度方向一定是时刻变化的，故A正确；物体做曲线运动时，速度大小是可以不变的，故B错误；物体做曲线运动时，其位移可以为0，可以增大，也可以减小，故C错误；物体做曲线运动时，也可以受到恒力的作用，其加速度也可能是不变的，故D错误。 [答案]　A 　跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动，我国跳水队多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。如图为运动员高台跳水过程中头部的运动轨迹示意图，a、b、c、d为轨迹上的四个点，则经过哪个点时头部的速度方向与入水时的速度v的方向最接近(　　) A．a点　 B．b点 C．c点 D．d点 [解析]　根据物体做曲线运动时速度方向为该点的切线方向可知，经过c点时头部的速度方向与入水时的速度v的方向最接近。 [答案]　C 角度2　曲线运动的性质 　(2024·广西柳州中学期末)物体做曲线运动，下列说法正确的是(　　) A．曲线运动不可能是匀变速运动 B．曲线运动速度大小时刻发生变化 C．曲线运动相同时间内速度改变量不可能相同 D．曲线运动速率可以不变 [解析]　曲线运动也可能是匀变速运动，A错误；曲线运动速度大小不一定发生变化，即速率可以不变，B错误，D正确；曲线运动相同时间内速度改变量也可能相同，C错误。 [答案]　D 知识点二　物体做曲线运动的条件 如图所示，将圆弧形滑轨放在铺了一层白纸的平滑桌面上，使其底端与桌面相切，让钢球从圆弧形滑轨滚下获得一定的初速度。为便于观察，在离开滑轨处沿钢球运动方向用直尺在白纸上画一直线。图甲中将条形磁铁沿直线放置；图乙中将条形磁铁放在钢球运动路线的旁边。 (1)图甲中钢球从滑轨上滚下时，观察钢球做什么运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？ (2)图乙中钢球从滑轨上滚下时，观察钢球做什么运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向有什么关系？ 提示：(1)钢球做加速直线运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向相同。 (2)钢球做曲线运动，钢球的运动方向与所受磁铁吸引力方向不在同一条直线上。 物体做曲线运动的条件 (1)动力学条件：合外力与速度方向不共线。 (2)运动学条件：加速度与速度方向不共线。 　下列说法正确的是(　　) A．物体受到的合外力方向与速度方向相同时，物体就做匀加速直线运动 B．物体受到的合外力方向与速度方向不共线时，物体做曲线运动 C．物体做曲线运动时，加速度和合力方向可能不同 D．受恒力作用的物体，不可能做曲线运动 [解析]　物体受到的合外力大小恒定，方向与速度方向相同时，物体做匀加速直线运动，故A错误；物体受到的合外力方向与速度方向不共线时，物体做曲线运动，故B正确；根据牛顿第二定律可知，物体做曲线运动时加速度和合力方向相同，故C错误；受恒力作用的物体，可能做曲线运动，故D错误。 [答案]　B 　某质点从A点沿图中的曲线运动到B点，质点受力的大小为F。经过B点时，下列说法正确的是(　　) A．若力的方向突然与原来方向相反，它从B点开始可能沿图中虚线a运动 B．若力的方向突然与原来方向相反，它从B点开始可能沿图中虚线b运动 C．若力的方向突然沿B点切线向左，它从B点开始可能沿图中虚线c运动 D．若力的大小突然变为0，它从B点开始可能沿图中虚线d运动 [解析]　质点从A点沿图中的曲线运动到B点，曲线向下弯曲，可知F的方向指向轨迹的凹面，改变F的方向之后就指向原轨迹的凸面，所以从B点后物体的运动轨迹在B点上方为轨迹的凹面，所以改变F后物体的轨迹可能沿虚线a，b、c、d不符合题意，故A正确，B、C、D错误。 [答案]　A 知识点三　物体所受合力、速度和运动轨迹的关系 1．合外力与运动轨迹的关系 曲线运动的轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间，而且向合力的方向弯曲，即合力指向轨迹的凹侧。 2．确定曲线运动的轨迹的方法 (1)做曲线运动的物体，运动轨迹不断改变，其改变后的轨迹处在运动方向与合外力方向构成的夹角之间，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。 3．合外力与速率的关系 若合力方向与速度方向的夹角为α，则 　(2024·山东济宁期末)某次训练中，歼20战机从M向N加速爬升，图中曲线MN为爬升轨迹，则歼20战机在轨迹上P点受到合力的方向可能是(　　) [解析]　歼20从M点运动到N做曲线运动，根据物体做曲线运动的轨迹要夹在合力与速度之间，且合力指向轨迹的凹侧，由于歼20同时加速，则所受合力与速度方向的夹角要小于90°。 [答案]　C 　如图所示，质量为m的飞镖在空中做曲线运动，所受空气阻力大小为Ff，重力加速度为g，则其受力示意图可以表示为(　　) [解析]　重力方向竖直向下，阻力方向与速度方向相反，速度方向沿轨迹的切线方向，速度方向斜向下，阻力方向斜向上，则C正确，A、B、D错误。 [答案]　C 1．(曲线运动的性质和特点)下列对于曲线运动的说法正确的是(　　) A．曲线运动一定是变速运动 B．速度变化的运动一定是曲线运动 C．加速度恒定的运动不可能是曲线运动 D．加速度变化的运动一定是曲线运动 解析：选A。做曲线运动的物体，速度方向为曲线上点的切线方向，时刻改变，故曲线运动一定是变速运动，故A正确；匀变速直线运动的速度时刻改变，故B错误；物体做曲线运动的条件是物体所受合力的方向与速度方向不共线，合力大小可以不变也可以变化，因此加速度的大小可以不变也可以变化，所以加速度恒定的运动可能是曲线运动，加速度变化的运动不一定是曲线运动，故C、D错误。 2．(物体做曲线运动的条件)(多选)质点做曲线运动过程中，下列说法正确的是(　　) A．加速度和力的方向在一条直线上 B．加速度和位移的方向在一条直线上 C．加速度和速度的方向不在一条直线上 D．加速度和速度的方向一定互相垂直 解析：选AC。根据牛顿第二定律可知，加速度的方向和力的方向相同，所以加速度和力的方向在一条直线上，故A正确；做曲线运动的物体的加速度的方向和位移的方向不在一条直线上，故B错误；物体做曲线运动时，力的方向与速度方向不在一条直线上，所以加速度的方向和速度方向不在一条直线上，但二者不一定互相垂直，故C正确，D错误。 3．(物体做曲线运动的条件)(2023·山东济宁一中期末)下列关于曲线运动说法正确的是(　　) A．做曲线运动的物体所受合外力方向与速度方向夹角为锐角时，其速率不变 B．做曲线运动的物体一定受外力作用 C．曲线运动的加速度方向可能与速度方向在同一直线上 D．物体在恒力作用下一定做直线运动，物体在变力作用下一定做曲线运动 解析：选B。做曲线运动的物体一定受外力作用，当合外力方向与速度方向夹角为锐角时，其速率增大，A错误，B正确；做曲线运动的条件是加速度方向与速度方向不在同一直线上，C错误；物体在恒力作用下，恒力方向与速度方向不共线，物体做曲线运动；物体在变力作用下，力的方向与速度方向共线，做直线运动，D错误。 4．(物体所受合力、速度和运动轨迹的关系)如图所示，小钢球以初速度v0在光滑水平桌面上运动，由于受到磁铁的作用力而做图示的曲线运动到达B点。下面对磁铁所放的可能位置及小钢球运动性质说法正确的是(　　) A．放在位置A处，小钢球做非匀变速曲线运动 B．放在位置B处，小钢球做匀速圆周运动 C．放在位置C处，小钢球做匀变速曲线运动 D．放在位置D处，小钢球做非匀变速曲线运动 解析：选A。曲线运动的轨迹夹在速度方向与所受合外力方向之间，且合外力指向轨迹的凹侧面，由于小钢球受到磁场力的作用做曲线运动，而磁铁对小钢球是引力的作用，则磁铁可能放在位置A处，又小钢球离磁铁越近受到的磁场力越大，根据牛顿第二定律可知，小钢球做的是加速度逐渐变化的曲线运动，即小钢球做非匀变速曲线运动。 学科网（北京）股份有限公司 $