高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 曲线运动教学演示ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 曲线运动教学演示ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了曲线运动的速度方向，物体做曲线运动的条件，典例分析等内容，欢迎下载使用。

合外力与速率变化的关系
以下图片上的运动有什么共同点 ？
曲线运动:运动轨迹是曲线的运动
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？
如图 ，在水平桌面上放一张白纸，白纸上摆一条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道。使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的 C 端滚入，钢球从出口A 离开后会在白纸上留下一条运动的痕迹，它记录了钢球在 A 点的运动方向。 拆去一段轨道，出口改在 B。用同样的方法可以记录钢球在 B 点的运动方向。
白纸上的印迹与轨道（曲线）有什么关系？
曲线运动物体在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。
1、砂轮边缘的沙粒的运动轨迹是什么？火星飞出方向是怎样的?
2、水滴运动的轨迹是什么？飞出方向是怎样的?
火星从砂轮边缘的切线方向飞出
水滴随雨伞一起转动，它的轨迹是个圆
砂轮边缘的沙粒的轨迹是个圆
水滴从雨伞边缘的切线方向飞出
数学中我们学过圆的切线。那么其它曲线的切线又是指什么呢？
B、A连线方向就是物体位移方向，也是平均速度方向。
（2）曲线运动的速度方向
曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点（或某一时刻）的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。
当B点非常接近A点时，这条割线就叫做曲线在A点的切线。
（1）做曲线运动物体，质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。
（2）曲线运动的方向时刻改变（速度是矢量，有大小有方向），故曲线运动是变速运动（有加速度）。
质点沿曲线从左向右运动,画出质点在A、B、C 三点的速度方向。
★物理上的切线和数学上的切线不相同
【问题1】曲线运动中，物体的运动状态发生了变化了吗？
【问题2】曲线运动有加速度吗？
速度是矢量，有大小和方向。大小和方向中任何一个变化了，速度均发生了变化。物体做曲线运动时，速度的方向在不断变化，所以曲线运动一定是变速运动，运动状态在不断变化。
只要速度有改变，即△v≠O，就一定具有加速度。
1.曲线运动的轨迹是曲线；
2.曲线运动的运动方向时刻在改变；
3.曲线运动是变速运动，一定具有加速度，合外力不为零。
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。但如果物体所受的合力方向与物体运动的方向在一条直线上时，物体会做变速直线运动。
实验探究物体做曲线运动的条件.
一个在水平面上做直线运动的钢球，从旁边给它一个力，例如在钢球运动路线的旁边放一块磁铁，观察钢球的运动。
1.F与v的方向相同：
2.F与v的方向相反：
3.F与v不在一条直线上：
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.
生活中当我们抛出石子的时候，它受重力的方向与速度方向不在同一条直线上。
当运动物体所受合外力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.
做曲线运动的物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上.
(1)F合或a 跟 v 在同一直线上
F合或a 恒定→匀变速直线运动F合或a 变化→变加速直线运动
(2)F合或a 跟 v 不在同一直线上
F合或a 恒定→匀变速曲线运动F合或a 变化→变加速曲线运动
说明：判断直线还是曲线运动关键看a与v是否共线；判断匀变速还是变加速关键看a是否恒定
F合、a、v　三者关系
做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向与其所受合外力方向三者位置关系如何？
物体运动轨迹夹在速度方向和合外力方向之间
做曲线运动的物体所受合外力指向运动轨迹的凹侧（内侧）
用飞镖显示曲线运动速度的方向
飞镖落至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬时的速度方向（合速度）。
改变飞镖的投射角，观察它在飞行过程中直到插入泥土时的速度方向
做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切，并向合力方向弯曲，(如图所示)夹在速度方向与合力方向之间
甲　　　　　 乙　　　　 　丙
合外力与速率变化的关系
沿切线方向的分力改变速度的大小；沿径向方向的分力改变速度的方向。
【对点训练2】 若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合力F的方向,如图所示。则物体运动可能的轨迹是(　　)
解析:物体做曲线运动时,速度沿曲线的切线方向,合力方向和速度方向不共线,且指向曲线凹的一侧,即运动轨迹在合力方向与速度方向之间,且向合力的方向弯曲,故选项B正确。
某点的瞬时速度的方向，就是通过这一点的切线方向
曲线运动的速度方向时刻在改变，所以是变速运动，并且必有加速度
质点所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上
即v≠0，F ≠ 0，且F与v的夹角既不等于0°，也不等于180 °
【例题】 （对曲线运动速度方向的理解）假如在弯道上高速行驶的赛车的后轮突然脱离赛车,关于脱离赛车后的车轮的运动情况,以下说法正确的是(　　)A.仍然沿着赛车行驶的弯道运动 B.沿着与弯道垂直的方向飞出C.沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动,离开弯道D.上述情况都有可能
解析:赛车沿弯道行驶,任一时刻赛车上任意一点的速度方向都是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向。脱离赛车的后轮的速度方向就是脱离点所在轨迹的切线方向,所以C选项正确。
【例题】(曲线运动速度方向的判断)如图所示,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.v1B.v2C.v3D.v4
解析:篮球在某一点的速度方向就是运动轨迹上该点的切线方向,故C正确
【例题】(曲线运动的受力与轨迹的关系)(多选)一辆汽车在水平公路上由直道进入弯道,沿曲线由M向N行驶,下图中分别画出了这辆汽车转弯时所受合力F的四种方向,你认为可能正确的是(　　)
答案:CD解析:做曲线运动的物体,合力指向轨迹凹侧,故选项C、D正确。
【例题】(曲线运动的条件)一个做匀速直线运动的物体突然受到一个与运动方向不在同一条直线上的恒力的作用时,物体(　　)A.继续做直线运动B.一定做曲线运动C.可能做直线运动,也可能做曲线运动D.运动的形式不能确定
答案:B解析:当合外力方向与速度方向不在同一条直线上时,物体必做曲线运动,故选项B正确。
【例题1】(多选)下列关于曲线运动的说法中正确的是 (　　)A．任何曲线运动都是变速运动B．任何变速运动都是曲线运动C．做曲线运动的物体速度有可能不变D．做曲线运动的物体加速度有可能不变
做曲线运动的物体某点的速度方向沿曲线上该点的切线方向，时刻发生变化，曲线运动是变速运动，故A正确，C错误；速度不变的运动是匀速直线运动，变速运动也可能是速度大小改变而方向不变的变速直线运动，故B错误；做曲线运动的物体的加速度可能变化，也可能不变，故D正确。
【例题2】如图所示为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图，已知该质点在B点时的速度方向与加速度方向相互垂直，下列说法中正确的是(　　) A．在D点的速率比在C点的速率大B．在A点的加速度方向与速度方向的夹角小于90°C．在A点的加速度比在D点的加速度大D．从A到D加速度方向与速度方向的夹角先增大后减小
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；已知该质点在B点时的速度与加速度相互垂直，合外力方向与B点切线垂直且向下，故质点由C到D，合外力方向与速度方向的夹角小于90°，速率增大，A正确；质点在A点时的加速度方向与速度方向夹角大于90°，故B错误；质点从A到D，加速度与速度的夹角一直变小，D错误。
【例题3】质点沿如图所示的轨迹从A点运动到B点，已知其速率逐渐减小，图中能正确表示质点在C点处受力情况的是(　　)
根据曲线运动中合力F的方向应指向轨迹的凹侧，可排除A、D项；在B项中，F的方向与v的方向成锐角，质点从A到B，速率越来越大，故B错误；在C项中，F的方向与v的方向成钝角，质点从A到B，速率越来越小，故C正确。
【例题4】“歼­20A”型战斗机列装空军作战部队，意味着中国是继美国之后世界上第二个走完第五代战斗机论证、评价、设计、研发、原型机测试、定型生产、最终服役全部阶段的国家。
(1)如果歼­20A在某次飞行过程中沿曲线MN加速向上爬升，请问在飞行过程中其所受合力与速度方向具有怎样的关系？(2)在图中最能表示歼­20A在P点的速度方向与其受到合力方向的分别是？
(1)由于歼 ­ 20A沿曲线加速爬升，所以其所受合力方向与速度方向的夹角为锐角．(2)由于速度方向与轨迹切线方向一致，所以在P点的速度方向沿该点运动轨迹的切线方向是③；由于歼 ­ 20A所受合力方向与速度方向的夹角为锐角，所以它所受合力方向应该为②.
【例题】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．物体在a点的速度方向由a指向bC．物体的加速度一定不为0D．物体所受的合力不可能恒定
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A错误；物体在a点的速度方向沿曲线上a点的切线方向，故B错误；做曲线运动的物体的速度是变化的，则物体的加速度一定不为0，故C正确；做曲线运动的物体受到的合力不为0，但物体所受到的合力可以是恒力，也可以是变力，故D错误。
【例题】如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点，这时突然使它所受的力反向而大小不变，即由F变为－F，关于在此力作用下物体以后的运动情况，下列说法正确的是 (　　)A．物体可能沿曲线Ba运动 B．物体可能沿直线Bb运动C．物体可能沿曲线Bc运动D．物体可能沿原曲线由B点返回A点
解析：物体在A点时的速度vA沿A点的切线方向，物体在恒力F作用下沿曲线运动，此力F必有垂直于vA的分量，即力F可能为如图所示的各种方向之一，当物体到达B点时，瞬时速度vB沿B点的切线方向，这时物体受力F′＝－F，即F′的方向可能为图中所示的各种方向之一，可知物体以后可能沿曲线Bc运动，故C正确。
【例题】在某电视台春节晚会上，一演员表演了长袖舞，演员长长的袖子在空中摇摆，形成美丽的弧线，如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．袖子上的某点的切线方向，就是该点的速度方向B．袖子上每一点受到的合力都是恒力C．袖子上每一点受到的合力都是变力，该力的方向与袖子上该点的速度方向相同D．袖子上每一点的速度方向是恒定不变的
解析：袖子上的某点做曲线运动，速度方向为该点的切线方向，由于每一点均跟随着一起运动，所以每一点的切线方向时刻发生变化，选项A正确，D错误；袖子上的每一点都在做曲线运动，根据曲线运动中合力方向、速度方向和轨迹的关系可知，袖子上每一点在转一圈的过程中受到的合力的方向一定发生变化，即袖子上每一点受到的合力都是变力，选项B错误；根据曲线运动的条件知，袖子上每一点受到的合力方向与该点的速度方向不共线，选项C错误．