高中物理曲线运动教学演示ppt课件

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第1讲　曲线运动第五章　抛体运动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。3.理解物体所受合力、运动轨迹和速度方向之间的关系。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　物体做曲线运动的条件知识点一　曲线运动的速度方向　知识点一　曲线运动的速度方向　　　如图所示，砂轮上打磨下来的炽热微粒和转动雨伞时从伞边缘飞离的雨滴，分别沿什么方向飞出？如何确定做曲线运动的物体在某一点的速度方向？提示　炽热微粒沿脱落点的切线方向飞出，雨滴沿伞边缘某点的切线方向飞出，所以物体做曲线运动时在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。1.速度方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的______方向。2.运动性质：速度是矢量，既有大小，又有______。曲线运动中速度的______是变化的，所以曲线运动是______运动。切线方向方向变速【思考】1.过山车的运动轨迹是曲线，它的速度方向是否变化？提示　过山车在运动过程中，它的速度方向时刻变化。2.速度变化的运动一定是曲线运动吗？提示　曲线运动的速度一定变化，但速度变化的运动不一定是曲线运动，比如变速直线运动。3.做曲线运动的物体加速度可能为零吗？提示　做曲线运动的物体速度方向时刻改变，加速度一定不为零。B例1 (人教版必修第二册P5 1T改编)高台跳水比赛时，运动员起跳后在空中做出各种动作，最后沿竖直方向进入水中。若此过程中运动员头部连续的运动轨迹示意图如图中虚线所示，a、b、c、d为运动轨迹上的四个点。关于运动员头部经过这四个点时的速度方向，下列说法正确的是(　　)A.a、b、c、d四个点的速度方向均竖直向下B.a、c两个点的速度方向竖直向下C.b、d两个点的速度方向竖直向下D.c点的速度方向竖直向上解析　由于曲线运动的速度方向为该点轨迹的切线方向，所以图中a点的速度方向竖直向下，b点的速度方向竖直向上，c点的速度方向竖直向下，d点的速度方向竖直向上，故B正确。知识点二　物体做曲线运动的条件　　　1.图甲为抛出的石子在空中运动的部分轨迹，图乙是水平面上一小钢球在磁体作用下的部分运动轨迹。请在图中画出物体在A、B、C、D四点的受力方向和速度方向(不计空气阻力与摩擦阻力)。提示　各点受力方向和速度方向如图所示。2.试由甲、乙两种情景总结物体做曲线运动的条件。提示　受力的方向与速度方向不在同一直线上。3.通过甲、乙两图分析轨迹、速度方向与合力方向之间的关系。提示　三者不共线，合力指向轨迹的凹侧，轨迹夹在速度方向与合力方向之间。物体做曲线运动的条件不在同一直线上不在同一直线上【思考】1.做曲线运动物体所受合力一定是变化的吗？提示　不一定2.根据合力方向与速度方向的夹角关系判断物体的速度如何变化？提示　若合力方向与速度方向的夹角为α，则(1)α为锐角时，速率增大，如图甲。(2)α为直角时，速率不变，如图乙。(3)α为钝角时，速率减小，如图丙。D例2 (2024·临夏市高一期末)如图所示，弧AB是某花样滑冰运动员入场时的运动轨迹，该运动员在位置a、b、c、d时速度方向和合力方向的标注均正确的是(　　)A.位置a B.位置bC.位置c D.位置d解析　做曲线运动的物体，某点速度方向为曲线上该点的切线方向，合力指向轨迹的凹侧，故A、B、C错误，D正确。(1)物体做曲线运动的条件是合外力与速度不共线。(2)物体做曲线运动时，合力指向轨迹的凹侧，轨迹夹在速度方向与合力方向之间。C例3 如图为质点在恒力作用下做曲线运动的轨迹示意图，且质点运动到D点时的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，下列说法正确的是(　　)A.质点经过D点时的加速度比B点的大B.质点从B到E的过程中速率一直在减小C.质点经过C点的速率比D点的大D.质点经过A点时的加速度方向与速度方向的夹角小于90°解析　由题意可知，质点的加速度大小和方向均不变，且加速度指向轨迹弯曲的方向(向上)，故A错误；由题意可知，质点从A到D的过程中加速度方向与速度方向的夹角是钝角，运动到D点以后由直角变为锐角，即质点先减速后加速，故B、D错误；质点从C到D的过程中做减速运动，质点经过C点的速率比D点的大，故C正确。(1)匀变速曲线运动的加速度的大小和方向均不变，可以由特殊点来确定速度方向和加速度的方向。(2)由速度和加速度方向之间的夹角来判断速度如何变化。　　　　例4 (多选)(2024·盐城市高一月考)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，且速度方向与F3方向相同，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，物体做匀变速曲线运动ACD解析　若只撤去F1，合力方向与速度方向同向，则物体做匀加速直线运动；若只撤去F3，合力方向与速度方向反向，物体做匀减速直线运动，A正确，B错误；若只撤去F2或F4，合力方向与速度方向不在同一直线上，且合力为恒力，则物体做匀变速曲线运动，C、D正确。随堂对点自测2A1.(曲线运动的理解)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解析　做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化，故A正确；速度方向发生变化不是判断物体做曲线运动的条件，而是曲线运动的特点，如物体在弹簧作用下的往返运动，物体速度方向改变，但做直线运动，故B错误；速度是矢量，速度的变化包括大小和方向的变化，如匀变速直线运动，物体速度大小发生变化，但不是曲线运动，故C错误；做直线运动的物体加速度也可以变化，如变加速直线运动，故D错误。C2.(曲线运动的速度方向)(2024·北京西城区高一期中)如图所示，虚线为飞机在某一平面内飞行的一段轨迹，P是轨迹上的一点。某班同学在该平面内共画出了四条有向线段甲、乙、丙、丁用来表示飞机经过P点时瞬时速度的方向，其中正确的是(　　)A.甲 B.乙 C.丙 D.丁解析　做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，根据飞机的飞行轨迹可知飞机经过P点时瞬时速度的方向与图中丙所示方向相同，选项C正确。A3.(曲线运动的条件)(2023·辽宁卷，1)某同学在练习投篮，篮球在空中的运动轨迹如图中虚线所示，篮球所受合力F的示意图可能正确的是(　　)解析　篮球做曲线运动，则篮球的速度与合力不在同一条直线上，且篮球的轨迹应向受力的一方发生偏转，故B、C、D错误；当篮球的速度斜向右上方时，A选项符合条件，故A正确。B4.(判断轨迹弯曲的方向)一物体由静止开始自由下落，下落的同时受一恒定水平向右的风力的影响，但着地前一段时间风突然停止，则其运动的轨迹可能是图中的(　　)解析　物体在恒定风力和重力的作用下沿斜向右下方做直线运动，风停后，物体只受重力作用，其运动轨迹向重力方向弯曲，B项正确。课后巩固训练3D题组一　曲线运动的速度方向1.(2024·陕西西安高一期末)在航展上，歼击机进行了空中表演，其运动轨迹是曲线。歼击机在运动过程中，下列说法正确的是(　　)A.歼击机的速度可能不变B.歼击机所受合力大小一定不变C.歼击机所受合力方向与它的速度方向可能在一条直线上D.歼击机在曲线运动过程中所受合力一定指向曲线凹侧对点题组练解析　歼击机做的是曲线运动，速度方向时刻发生改变，故A错误；物体做曲线运动的条件是物体的初速度方向与受力的方向不在同一条直线上，力的大小可以不变，也可以变化，故B错误；歼击机所受合力方向与它的速度方向存在夹角时，才能做曲线运动，在同一条直线上时做直线运动，故C错误；歼击机在曲线运动过程中所受合力一定指向曲线凹侧，故D正确。C2.如图所示为水平桌面上的一条弯曲轨道，钢球从轨道的M端沿轨道做曲线运动，它从N端离开轨道后的运动轨迹是(　　)A.a B.b C.c D.d解析　当钢球离开轨道末端N时，由于惯性作用，仍保持原来运动的方向，即沿着曲线的切线方向，即c的方向运动，故C正确，A、B、D错误。C3.在冬奥会闭幕式上，轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹(如图所示)。在此过程中轮滑演员的(　　)A.速度始终保持不变B.运动状态始终保持不变C.速度方向沿曲线上各点的切线方向D.所受合力方向始终与速度方向一致解析　轮滑演员做曲线运动，速度方向不断变化，运动状态不断变化，故A、B错误；做曲线运动的轮滑演员的速度方向沿曲线上各点的切线方向，C正确；轮滑演员所受合力方向与速度方向不在同一条直线上，D错误。B题组二　物体做曲线运动的条件4.(2024·湖北天门高一期末)一辆汽车在水平公路上转向时，为防止侧滑，沿曲线减速行驶。关于汽车的速度v方向及所受合力F的方向，下列哪幅图是可能正确的(　　)解析　汽车在水平公路上转弯，汽车做曲线运动，速度方向沿轨迹切线方向，同时合力F应指向轨迹凹侧；又因为汽车做减速运动，所以合力方向与速度方向间的夹角为钝角，故B正确，A、C、D错误。D5.一个质点在恒力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力方向所夹的范围内且向合力方向弯曲，可知B、C错误；若恒力F沿＋x方向，则速度方向不可能与x轴平行，故A错误；恒力F可能沿－y方向，故D正确。D6.为了更加直观的研究风洞里的流畅环境，我们可以借助丝带和点燃的烟线辅助观察，如图甲所示。在某次实验中获得一重力可忽略不计的烟尘颗粒做曲线运动的轨迹，如图乙所示，下列说法正确的是(　　)A.烟尘颗粒速度始终不变B.烟尘颗粒一定做匀变速曲线运动C.烟尘颗粒在P点处的加速度方向可能水平向左D.烟尘颗粒在Q点处的合力方向可能竖直向下解析　曲线运动的速度大小可能不变，但方向一定变化，故A错误；做曲线运动的物体所受合外力指向轨迹凹侧，可知烟尘颗粒所受的力在变化，故不可能是匀变速曲线运动，故B错误；做曲线运动的烟尘颗粒在P点处的加速度方向可能斜向右上方，不可能水平向左，故C错误；做曲线运动的烟尘颗粒在Q点处的合力方向可能竖直向下，故D正确。B7.无动力翼装飞行是一种专业的极限滑翔运动。某翼装飞行者在某次飞行过程中，在同一竖直面内从A到B滑出了一段圆弧，如图所示。关于该段运动，下列说法正确的是(　　)A.飞行者速度始终不变B.飞行者所受合外力始终不为零C.在A处，空气对飞行者没有作用力D.在B处，空气对飞行者没有作用力解析　飞行者的速度方向不断发生变化，因此其速度是变化的，可知其所受合力不为零，A错误，B正确；若飞行者不受空气作用力，仅受到重力的作用，重力方向总是竖直向下，并不指向曲线轨迹的凹侧， 这不符合曲线运动的条件，所以飞行者在A、B两处均受到空气作用力，故C、D错误。B8.如图，乒乓球从斜面上滚下，以一定的速度沿直线运动。在与乒乓球运动路径相垂直的方向上放一个纸筒(纸筒的直径略大于乒乓球的直径)，当乒乓球经过筒口正前方时，对着球横向吹气，则关于乒乓球的运动，下列说法正确的是(　　)A.乒乓球将保持原有的速度继续前进B.乒乓球将偏离原有的运动路径，但不进入纸筒C.乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒D.只有用力吹气，乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒 解析　当乒乓球经过筒口正前方时，对着球横向吹气，乒乓球开始做曲线运动，运动轨迹为曲线，但不可能进入纸筒，故B正确。D9.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力方向之间，对M、N点进行分析可知，开始时恒力方向与速度方向间的夹角为钝角，后来夹角为锐角，则物体的速度先减小后增大，D正确。综合提升练CC11.一个物体以初速度v0从A点开始在光滑水平面上运动，一个水平恒力作用在物体上，物体运动轨迹为图中实线所示。图中B为轨迹上的一点，虚线是过A、B两点并与该轨迹相切的直线，虚线和实线将水平面划分为图示的5个区域，则关于施力物体位置的判断，下面说法中正确的是(　　)A.如果这个力是引力，则施力物体一定在(1)区域B.如果这个力是引力，则施力物体一定在(2)区域C.如果这个力是斥力，则施力物体一定在(2)区域D.如果这个力是斥力，则施力物体一定在(3)区域解析　由于曲线运动中合力方向一定，指向运动轨迹的内侧，则当这个力是引力时，由A点看施力物体的位置可排除(1)区与(2)区，从B点来看可排除(2)区与(3)区，再由A、B之间的中点来看，可排除(5)区，故A、B错误；同理可确定C正确，D错误。CD12.(多选)在光滑平面上的一运动质点以速度v通过原点O，v与x轴成α角(如图所示)，与此同时，质点上加有沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy，则(　　)A.因为有Fx，质点一定做曲线运动B.如果Fy>Fx，质点向y轴一侧做曲线运动C.如果Fy＝Fxtan α，质点做直线运动D.如果Fy