高中物理人教版 (2019)必修 第二册第五章 抛体运动1 曲线运动导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册第五章 抛体运动1 曲线运动导学案，共9页。

2．知道曲线运动的条件，能运用极限思想理解曲线运动速度方向。
3．理解曲线运动条件，掌握速度与合外力方向与曲线弯曲情况之间的关系。
曲线运动的速度方向
1．曲线运动
运动轨迹是________的运动称为曲线运动。
2．速度的方向
质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的____________。
3．运动性质
由于曲线运动中速度方向是________(选填“不变化”或“变化”)的，所以曲线运动是________运动。
下面两幅图片中分别为抛出的篮球和过山车的运动情况。请思考：

【问题】
(1)如何确定它们运动过程中某一位置的速度方向？


(2)它们运动过程中的速度恒定吗？


(3)曲线运动一定是变速运动，一定有加速度吗？加速度一定变化吗？


1．曲线运动的速度
(1)质点在某一时刻(某一位置)速度的方向与这一时刻质点所在位置处的切线方向一致。如图所示，故其速度的方向时刻改变。
(2)物体做曲线运动时，运动方向不断变化，即速度方向一定变化，但速度的大小不一定变化。
2．曲线运动的性质及分类
(1)性质：速度是矢量，由于速度方向时刻在发生变化，所以曲线运动一定是变速运动。
(2)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。
【典例1】 (多选)自由式滑雪在高山滑雪的基础上发展而来，可谓充分展现了“自由”二字，运动员们在不同类型的场地上展现华丽的技巧和娴熟的技术，凌空飞跃，闪展腾挪，惊险刺激，欣赏性极强，因此自由式滑雪又称为“空中舞蹈”。2022年2月8日，在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中，中国选手凭借第三跳上的出色发挥，拿到全场最高分，最终以188.25的总分获得冠军，结合运动员(可视为质点)在空中运动情况，下列说法正确的是( )
A．运动员在空中做曲线运动，速度方向不断改变，因此曲线运动一定是变速运动
B．忽略空气阻力的影响，运动员在空中只受重力，做匀变速曲线运动
C．速度变化的运动一定是曲线运动
D．加速度变化的运动一定是曲线运动
[听课记录]



确定某点速度方向的两个关键
(1)明确物体沿轨迹的运动方向，确定轨迹在该点的切线方向。
(2)曲线运动的性质由加速度是否恒定决定。
[跟进训练]
1．下列说法正确的是( )
A．做曲线运动的物体速度方向一定发生变化
B．速度方向发生变化的运动一定是曲线运动
C．速度变化的运动一定是曲线运动
D．加速度变化的运动一定是曲线运动
物体做曲线运动的条件
1．从动力学角度：当物体所受________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。
2．从运动学角度：当物体__________的方向与速度的方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。
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。为了便于观察，在离开滑轨处沿钢球运动方向用直尺在白纸上画一条直线。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。
【问题】
(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？


(3)比较上述两种情况，体会轨迹、速度方向与合力方向三者有什么关系？


1．物体做曲线运动的条件
(1)初速度不为零。
(2)合力不为零(或加速度不为零)。
(3)合力方向(或加速度方向)与速度方向不共线。
2．曲线运动的轨迹与速度、合力的关系
做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切，夹在速度方向与合力方向之间。并向合力方向弯曲，也就是合力指向运动轨迹的凹侧，如图所示。
3．合外力与速率变化的关系
若合力方向与速度方向的夹角为α，则：
曲线运动的条件
【典例2】 在足球场上罚任意球时，运动员踢出的“香蕉球”，在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门，守门员“望球莫及”，其轨迹如图所示。关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法正确的是( )
A．合力的方向与速度方向在一条直线上
B．合力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
C．合力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
D．合力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
[听课记录]


合外力与速率变化关系
【典例3】 嫦娥五号探月卫星在由地球飞向月球时，假设沿曲线由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力方向可能是下列图中的( )
A B C D
[听课记录]


力和运动轨迹关系的三点提醒
(1)物体的运动轨迹由初速度、合力两个因素决定，轨迹在合力与速度之间且与速度相切。
(2)物体在恒力作用下做曲线运动时，速度的方向将越来越接近力的方向，但不会与力的方向相同。
(3)合力方向与速度方向成锐角时，物体做加速曲线运动；成钝角时，物体做减速曲线运动。
[跟进训练]
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( )

A B C D
3．(多选)物体受到几个力作用而做匀速直线运动，若突然撤去其中的一个力，它可能做( )
A．匀速直线运动B．匀加速直线运动
C．匀减速直线运动D．匀变速曲线运动
1．曲线运动是自然界中普遍存在的运动形式，下面关于曲线运动的说法正确的是( )
A．物体只要受到变力的作用，就会做曲线运动
B．物体在恒定的合力作用下一定会做直线运动
C．物体做曲线运动时，合力方向可能发生变化，也可能不变
D．物体在大小不变的合力作用下必做匀变速曲线运动
2．翻滚过山车是大型游乐园里的一种比较刺激的娱乐项目。如图所示，翻滚过山车(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A点时的速度方向沿AB方向
B．过B点时的速度方向沿水平方向
C．过A、C两点时的速度方向相同
D．在圆形轨道上与过M点时速度方向相同的点在AB段上
3．如图所示是物体做匀变速曲线运动的轨迹的示意图。已知物体在B点的加速度方向与速度方向垂直，则下列说法正确的是( )
A．物体在B点的加速度最大
B．物体在C点的速率大于在B点的速率
C．物体在A点的加速度比在C点的加速度大
D．物体从A点到C点，加速度与速度的夹角先增大后减小，速率先减小后增大
4．在长约1.0 m的一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个适当的圆柱形的红蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，并迅速竖直倒置，红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底。将此玻璃管倒置安装在小车上，并将小车置于水平导轨上。若小车一端连接细线绕过定滑轮悬挂小物体，小车从位置A由静止开始运动，同时红蜡块沿玻璃管匀速上升。经过一段时间后，小车运动到位置B，如图所示。按照如图所示建立坐标系，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是选项中的( )
A B C D
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．曲线运动的条件是什么？
2．曲线运动的速度方向有什么特点？
3．曲线运动是变速运动，变速运动一定是曲线运动吗？