高中物理人教版 (2019)必修 第二册第五章 抛体运动1 曲线运动图文ppt课件

《5.1 曲线运动》学案

【学习目标】

1.通过观察生活中的曲线运动和实验现象,知道做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向,发展对速度矢量性的认识,从而知道曲线运动是变速运动。培养观察能力和分析总结能力,体会用极限思想从理论角度分析曲线运动的速度方向.

2.通过观察实验现象,运用牛顿第二定律进行科学推理,得出物体做曲线运动的条件,会根据运动轨迹判断做曲线运动的物体所受合力或加速度的大致方向,深化对力与运动关系的认识.

【课堂合作探究】

一、曲线运动的速度

0、直线运动与曲线运动的概念

我们可以将运动按运动轨迹分为两类：运动轨迹是         ，我们把它称为直线运动；运动轨迹为           ，我们把它称为曲线运动。

1.   曲线运动的速度方向：                                                              

做一做，想一想：找出以下运动轨迹上A、B、C三点的运动方向，思考运动方向是否一样，你能得出什么结论？

结论：                                            

2.   曲线运动的实质：                                            

二、曲线运动的条件

您还记得牛顿第一定律的内容是什么吗?

3.   牛顿第一定律：                                                                         

物体如何才能做曲线运动？

1.物体做曲线运动的条件：

(1)动力学条件

(2)运动学条件

2.   曲线运动特点：                                                                           

3.速度与合力夹角的关系：合力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动,速率          ;合力方向与速度方向的夹角为直角时,物体做曲线运动,速率         ;合力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动,速率              。

【课堂检测】

1.如图,篮球沿优美的弧线穿过篮筐,图中能正确表示篮球在相应点速度方向的是 (　　)

A.v1　　　B.v2       C.v3      D.v4

2.如图所示，物体沿曲线由a点运动至b点，关于物体在ab段的运动，下列说法正确的是

A.物体的速度可能不变

B.物体的加速度可能为零D

C.a点的速度方向由a指向b

D.该运动一定是变速运动

3、物体做曲线运动的条件是（　　）

A.物体所受合外力为恒力

B.物体所受合外力为变力

C.物体所受合外力的方向与速度的方向不在同一条直线上

D.物体所受合外力的方向与加速度的方向不在同一条直线上

4.(多选)如图所示，质量为m的物体在四个共点力的作用下做匀速直线运动，速度方向与力F1、F3的方向恰好在同一直线上，则下列说法正确的是(　　)

A.若只撤去F1，物体做匀加速直线运动

B.若只撤去F3，物体做匀加速直线运动

C.若只撤去F2，物体做匀变速曲线运动

D.若只撤去F4，物体做非匀变速曲线运动

5.一质点在光滑水平面上以速度v0做匀速直线运动，当运动到P点时突然受到一个与v0在同一水平面的恒力F的作用，图中a、b、c、d表示质点此后的一小段运动轨迹，其中不正确的是（　　）

【达标训练】

一、单选题

1. 如图所示，物体以恒定的速率沿圆弧AB做曲线运动，下列对它的运动分析正确的是

A. 因为它的速率恒定不变，故做匀速运动
B. 该物体受的合外力一定不等于零
C. 该物体受的合外力一定等于零
D. 它的加速度方向与速度方向有可能在同一直线上
 

2. 关于物体的受力和运动，下列说法中正确的是 

A. 物体在不垂直于速度方向的合力作用下，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曲线的切线方向
C. 做曲线运动的物体，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用
D. 物体受到变化的合力作用时，它的速度大小一定改变

3. 如图所示，质点通过位置P时的速度、加速度及P附近的一段轨迹都在图上标出，其中可能正确的是   

A.  B.  C.  D.

4. 下图为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图，已知质点在B点的速度方向与加速度方向相互垂直，则下列说法中正确的是

A. 经过一段时间速度方向与加速度方向重合
B. 在A点的加速度方向与速度方向的夹角小于
C. 在A点的加速度比在D点的加速度大
D. 从A到D过程中，加速度方向与速度方向的夹角一直减小

5. 如图所示，一物体仅在三个共点恒力、、的作用下以速度水平向右做匀速直线运动，其中 斜向右上方，竖直向下，水平向左．某时刻撤去其中的一个力，其他力的大小和方向不变，一段时间后恢复该力，则下列说法不正确的是

A. 如果撤去的是，则物体先做匀变速曲线运动，恢复该力之后将做直线运动
B. 如果撤去的是，恢复时物体的速度大小可能为
C. 如果撤去的是，在恢复该力之前的时间内，因物体做曲线运动，故在相等时间间隔内其速度的变化量的方向时刻在改变
D. 如果撤去的是，物体将向右做匀加速直线运动，恢复该力后做匀速直线运动

6. 一科研团队在某次空气动力学实验中，通过传感器得到研究对象做匀变速曲线运动的轨迹如图所示，且质点运动到最低点D时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，则质点从A点运动到E点的过程中，下列说法中正确的是   

A. 质点的速率先增大后减小
B. 质点的速率先减小后增大
C. 在任意1s内，质点速度改变的大小相同、方向竖直向上
D. 在任意1s内，质点速度改变的大小相同、方向水平向右

二、作图题

7. 如下图所示，一质点做曲线运动，先后经过A、B、C、D四点，速度分别是、、、，加速度为、、、，试在图中标出各点的速度方向，加速度的大致方向．
   
   
   
   
   
   
   
    
8. 学习汽车驾驶时，学员需要进行多次转弯的训练。如图为训练场上一辆汽车的运动轨迹，汽车先后经过A、B、C三点。已知汽车经过A、B、C三点时，速率计上的示数分别为、、。试在图上作出汽车在这三点的速度矢量的图示。
   
   
   
   
   
   
    

三、计算题

9. 如图所示，在光滑水平面上有坐标系xOy，质量为的质点开始静止在xOy平面上的原点O处，某一时刻起受到沿x轴正方向的恒力的作用，的大小为，若力作用一段时间后撤去，撤去力后末质点恰好通过该平面上的A点，A点的坐标为，．
    

为使质点按题设条件通过A点，在撤去力的同时对质点施加一个沿y轴正方向的恒力，力应为多大？

力作用时间为多长？

在图中画出质点运动轨迹示意图，在坐标系中标出必要的坐标．






 

四、综合题

10. “天宫一号”绕地球一圈的时间是90分钟，“神舟九号”飞船圆满完成与“天宫一号”对接任务以及各项科学实验任务后，从太空按预定轨道返回地球表面．返回舱开始时通过自身的制动发动机进行调控减速下降，进入大气层后，在距地面一定的高度时打开降落伞，在返回舱落地前其自身的制动发动机再次开启，向地面喷射气体，最终返回舱安全落到地面．

如图所示，在“神州九号”飞船与“天宫一号”对接的一瞬间，若以天宫一号为参考系，可看做静止的是
 

A. 地面控制人员 B. “神州九号”飞船
C. 海上测控船 D. 同步通信卫星

“神舟九号”飞船降落，向地面喷射气体减速的过程中，重力对飞船做功和飞船动能变化的情况是

A. 做正功，动能增加 B. 做负功，动能增加
C. 做正功，动能减少 D. 做负功，动能减少

“神舟九号”飞船发射到降落过程中，经历多次加速和减速过程，飞船内的宇航员对座位的压力大小为，座位对宇航员的支持力大小为在此过程中，和的关系是

A. 加速时；减速时 B. 加速时；减速时
C. 加速和减速时，都满足 D. 加速和减速时，都满足

参考答案

【课堂检测】

1.C【解析】依据曲线运动特征可知:物体做曲线运动时,任意时刻的速度方向是曲线上该点的切线方向,所以图中能正确表示篮球在相应点速度方向的只有v3,故C项正确。

2,D【解析】　做曲线运动的物体的速度方向时刻改变，即使速度大小不变，速度方向也在不断发生变化，故速度一直在变，A项错误；做曲线运动的物体速度在变化，加速度必定不为零，B项错误；a点的速度方向沿a点的切线方向，C项错误；做曲线运动的物体一定是变速运动，D项正确.

3.C【解析】　A、B错，C对：当合外力的方向与速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动，合外力可以是恒力，也可以是变力。D错：由牛顿第二定律可知合外力的方向与加速度的方向始终相同。

4.AC【解析】　平衡状态下的物体撤去哪个力，合力就沿着撤去的力的反方向，合力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动,速率越来越大;合力方向与速度方向的夹角为直角时,物体做曲线运动,速率不变;合力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动,速率越来越小。

5.C【解析】　质点做曲线运动时，合外力F一定指向运动轨迹的凹侧，轨迹趋于力的方向，但与恒力F的方向不会平行，也不会相交。

【达标训练】

1.B【解析】A.物体以恒定的速率沿圆弧 AB做曲线运动，物体运动的轨迹为曲线，曲线运动的速度方向时刻改变，不是匀速运动，故A错误；
既然是曲线运动，它的速度的方向必定是改变的，所以曲线运动一定是变速运动，受到的合外力一定不等于0，故B正确，C错误；
D.所有做曲线运动的物体，所受的合外力一定与瞬时速度方向不在一条直线上，或加速度方向与瞬时速度方向不在一条直线上，故D错误；
故选B。
2.【答案】C【解析】A.物体在垂直于速度方向的合力作用下，速度大小可能一直不变，在不垂直于速度方向的合力作用下，速度大小不能一直不变。故A错误；B.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；C.曲线运动的物体的条件，一定受到与速度不在同一直线上的外力作用，故C正确；D.物体受到变化的合力作用时，它的速度大小可以不改变，只需要保证合力始终与速度方向垂直，故D错误。故选C。
3.C【解析】图中速度方向正确，加速度方向应该直线曲线的内侧，故错误；图中速度方向是切线方向，加速度方向指向曲线的内侧，故正确；图中速度方向是切线方向，加速度方向指向曲线的内侧，故正确；图中速度方向不是切线方向，加速度方向也没有指向曲线内侧，故错误。
故选C。
4.D【解析】C.质点做匀变速曲线运动，合外力的大小和方向均不变，加速度不变，故C错误；B.由在B点的速度方向与加速度方向相互垂直可知，合外力方向与轨迹上过B点的切线垂直且向下，质点在A点的加速度方向与速度方向的夹角大于，故B错误；
D.从A到D过程中，加速度方向与速度方向的夹角一直变小，故D正确；A.在曲线运动中，速度方向越来越趋近于合力方向，方向不会重合，所以也不与加速度方向重合，故A错误。故选D。
5.C【解析】解：A、物块在三个共点力、、的作用下以速度水平向右做匀速直线运动，说明三个共点力平衡，如果撤去，则、的合力与等大反向，合力与初速度不在一条直线上，物块做匀变速曲线运动，恢复，物块又处于平衡状态，做匀速直线运动，故A正确；B、撤去，、的合力对物块可能先做负功后做正功，有可能总功为零，即恢复时物块的速度大小可能为，故B正确；C、撤去之后，物块做类平抛运动，则，因为加速度a是恒定的矢量，故在相等时间间隔内的大小和方向都不变，故C错误；D、撤去后，合力水平向右，合力与速度方向相同，所以物块向右做匀加速直线运动；恢复该力后，物体受力平衡，做匀速直线运动；故D正确；本题选不正确的，故选C。
6.BC
 

【解析】最低点D时速度方向与加速度方向恰好互相垂直，速度沿D点轨迹的切线方向，则知加速度竖直向上，合外力也竖直向上，质点做匀变速曲线运动，则有加速度不变，从A点运动到E点的过程中加速度方向与速度方向先成钝角后成锐角，夹角一直减小，故质点的速率先减小后增大，故B正确；由于加速度不变，在任意1s内，，质点速度改变的大小相同、方向竖直向上，故C正确。故选BC。
7.【答案】解：物体做曲线运动，其方向沿轨迹的切线方向，而加速度指向曲线的内侧，标出各点的速度方向和加速度方向，如图所示：

 

8.【答案】解：选取单位长度为，速度矢量如图所示：
。
 

9.【答案】解：撤去，在的作用下，沿x轴正方向质点做匀速直线运动，沿y轴正方向质点做匀加速直线运动．由和可得

代入数据得；

在作用下，质点运动的加速度

由，

解得；

由问知，物体做曲线运动，质点运动轨迹示意图如图所示
。

10.【答案】

【解析】

【1】
“神舟九号”飞船与“天宫一号”实现对接的瞬间，保持相对静止，选择“天宫一号”为参考系，“神舟九号”是静止的；地面控制人员、海上测控船、同步通信卫星相对于“天宫一号”的位置发生变化，选择“天宫一号”为参考系，它们是运动的，故B正确，ACD错误。
故选B。
【2】返回舱在下落的过程中，重力方向和速度方向相同，所以重力做正功；飞船降落向地面喷射气体减速的过程中，飞船的速度变小，故动能减少，故C正确，ABD错误。
故选C。
【3】
宇航员对座位的压力和座位对宇航员的支持力是一对作用力和反作用力，大小始终相等，则加速和减速时，都满足，故D正确，ABC错误。
故选D。
【4】
“神州九号”在飞行过程中，沿曲线从N点向M点飞行的过程中，做曲线运动，必有力提供向心力，向心力是指向圆心的；“神州九号”飞行过程中减速，所以沿切线方向有与速度相反的力，故向心力和切线方向分力的合力与速度的方向的夹角要大于，则正确，故ACD错误，B正确。故选B。