第1课时曲线运动运动的合成与分解精选文档.ppt

第1课时曲线运动运动的合成与分解本讲稿第一页，共四十八页 知 识 点 要求1.运动的合成与分解2.抛体运动3.匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度4.匀速圆周运动的向心力5.离心现象本章高考知识点及要求：本章高考知识点及要求：本讲稿第二页，共四十八页高考预测：高考预测：本章内容是本章内容是牛顿运动定律在曲线运动中的牛顿运动定律在曲线运动中的具体应用，具体应用，复习本章的概念和规律，将加深对速度、加速度及其关系复习本章的概念和规律，将加深对速度、加速度及其关系的理解，加深对牛顿第二定律的理解，提高解决实际问题的理解，加深对牛顿第二定律的理解，提高解决实际问题的能力。高考中对本章知识的考查重点在于：的能力。高考中对本章知识的考查重点在于：1 1、平抛运动的规律及其研究方法，圆周运动的角速度、线速度、平抛运动的规律及其研究方法，圆周运动的角速度、线速度及加速度是近年高考的热点，且多数与电场、磁场、机械能结合及加速度是近年高考的热点，且多数与电场、磁场、机械能结合命制综合类试题。命制综合类试题。2 2、从命题趋势上看，对本部分内容的考查仍将延续与生产、从命题趋势上看，对本部分内容的考查仍将延续与生产、生活相结合，形成新情景的物理题。生活相结合，形成新情景的物理题。本讲稿第三页，共四十八页第第1 1课时课时曲线运动曲线运动 运动的合成与分解运动的合成与分解本讲稿第四页，共四十八页v0v0v0v0v0v0vvvvvvGGGGGFFFFFGG本讲稿第五页，共四十八页一、曲线运动一、曲线运动轨迹特点：轨迹特点：速度方向特点：速度方向特点：特点：特点：运动质点在某一点的运动质点在某一点的瞬时速度瞬时速度的方向，就是通过这一的方向，就是通过这一点的曲线的点的曲线的切线方向切线方向。轨迹处于速度矢量和合外力矢量中间且向轨迹处于速度矢量和合外力矢量中间且向合外力合外力所指所指的一侧弯曲。的一侧弯曲。本讲稿第六页，共四十八页讨论讨论1 1：曲线运动一定是变速运动吗？变速运动一定是曲线曲线运动一定是变速运动吗？变速运动一定是曲线运动吗？匀变速运动一定是直线运动吗？匀速运动一定运动吗？匀变速运动一定是直线运动吗？匀速运动一定是直线运动吗？是直线运动吗？本讲稿第七页，共四十八页 条件：条件：从动力学角度看：从动力学角度看：物体所受物体所受合外力方向合外力方向跟物体的跟物体的速度方向速度方向不在同一条直线上不在同一条直线上从运动学角度看：从运动学角度看：物体的物体的加速度方向加速度方向跟物体的跟物体的速度方向速度方向不在同一条直线上不在同一条直线上 分类：分类：匀变速曲线运动：匀变速曲线运动：如平抛运动、斜抛运动。如平抛运动、斜抛运动。非匀变速曲线运动：非匀变速曲线运动：如圆周运动。如圆周运动。本讲稿第八页，共四十八页例例1 1、一质点做曲线运动，从一质点做曲线运动，从M M点运动到点运动到N N点，当它通过点，当它通过P P点时，其速度点时，其速度v v和加速度和加速度a a的方向关系可能正确的是（的方向关系可能正确的是（）ACACA AB BC CD Dv va aa av vv va av va aN NM MP PN NM MP PN NM MP PN NM MP P本讲稿第九页，共四十八页二、运动的合成与分解二、运动的合成与分解合运动：物体实际的运动（看的见的运动）。合运动：物体实际的运动（看的见的运动）。相关概念相关概念分运动：与合运动等效的其它方向的运动分运动：与合运动等效的其它方向的运动运动的合成：已知分运动求合运动运动的合成：已知分运动求合运动运动的分解：已知合运动求分运动，分解的目的是：运动的分解：已知合运动求分运动，分解的目的是：化曲为直、化繁为简。化曲为直、化繁为简。等时性：合运动与分运动经历的时间相等；等时性：合运动与分运动经历的时间相等；等效性：各分运动合成起来与合运动有完全相同的效果；等效性：各分运动合成起来与合运动有完全相同的效果；合运动与分运动的关系：合运动与分运动的关系：独立性：各分运动独立进行，不受其他分运动的影响；独立性：各分运动独立进行，不受其他分运动的影响；本讲稿第十页，共四十八页运动合成与分解的运动算法则：运动合成与分解的运动算法则：两个分运动共线两个分运动共线代数运算；代数运算；两个分运动不共线两个分运动不共线平行四边形定则或三角形定则平行四边形定则或三角形定则本讲稿第十一页，共四十八页x1x2xx1x2xv1v2vv1v2va1a2aa1a2a本讲稿第十二页，共四十八页两个直线运动的合运动性质的讨论：两个直线运动的合运动性质的讨论：1 1、两个匀速直线运动的合运动、两个匀速直线运动的合运动v1v2v匀速直线运动匀速直线运动本讲稿第十三页，共四十八页2 2、一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动、一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动v0av0av0gv0g匀变速直线运动匀变速直线运动本讲稿第十四页，共四十八页v0gv0g匀变速曲线运动匀变速曲线运动本讲稿第十五页，共四十八页3、两个匀变速直线运动的合运动、两个匀变速直线运动的合运动v0v01v02a1a2av0v01v02a1a2a匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速曲线运动匀变速曲线运动本讲稿第十六页，共四十八页运动分解的基本原则运动分解的基本原则按运动的实际效果分解按运动的实际效果分解正交分解正交分解本讲稿第十七页，共四十八页1 1、连带运动的分解：、连带运动的分解：v2v0vv1=v0几种典型运动的分解几种典型运动的分解本讲稿第十八页，共四十八页v连带运动连带运动指物拉绳（杆）或绳（杆）拉物的运动指物拉绳（杆）或绳（杆）拉物的运动按运动的实际效果分解按运动的实际效果分解沿绳方向直线运动沿绳方向直线运动以定滑轮为圆心垂直绳的转动以定滑轮为圆心垂直绳的转动本讲稿第十九页，共四十八页例例1、6030v=5m/sv=?本讲稿第二十页，共四十八页dv1设河宽为设河宽为d，水流速度为，水流速度为v1，船在静水中的划行速度为，船在静水中的划行速度为v2 AB2 2、轮船渡河运动的分解：、轮船渡河运动的分解：平行河岸方向：平行河岸方向：v=v1v2cosv正交分解正交分解垂直河岸方向：垂直河岸方向：v=v2sinv1v2v1v2v按运动实际效果分解按运动实际效果分解水流方向运动（水冲船的运动）水流方向运动（水冲船的运动）船相对水的运动（水不动时船的运动）船相对水的运动（水不动时船的运动）演演 示示v本讲稿第二十一页，共四十八页dv1v2v渡河时间问题：渡河时间问题：t =d/v2sin2）渡河时间渡河时间最短最短条件：条件：=90=90 v v2 2v v1 1 注：注：1）渡河时间只取决于渡河时间只取决于v2的大小和方向与的大小和方向与v1无关无关tmin=d/v23）船头指向和船的航向不同船头指向和船的航向不同v2vv1本讲稿第二十二页，共四十八页d渡河路程最短问题渡河路程最短问题1）v2v1时时 v1v2 当当v v1 1-v-v2 2 cos=0 cos=vcos=0 cos=v1 1/v/v2 2 =arccosv =arccosv1 1/v/v2 2 即即 v vvv1 1 轮船实际航向指向正对岸时轮船实际航向指向正对岸时 s smin min=d=d2）v2 v1 时时v1v2v2vvsin=v=v2 2/v/v1 1 =arcsinv=arcsinv2 2/v/v1 1 即即 v vvv2 2 s sminmin=d/sin=v=d/sin=v1 1d/vd/v2 2本讲稿第二十三页，共四十八页C本讲稿第二十四页，共四十八页BD本讲稿第二十五页，共四十八页C本讲稿第二十六页，共四十八页二、描述圆周运动的物理量及其关系二、描述圆周运动的物理量及其关系注意：注意：线速度实质是做圆周运动物体的线速度实质是做圆周运动物体的瞬时速度。瞬时速度。线速度线速度v v：大小：大小：v=s/t v=s/t （m/s)m/s)方向：沿圆弧上该点的切方向：沿圆弧上该点的切 线方向。线方向。物理意义：描述质点沿圆弧物理意义：描述质点沿圆弧 运动的快慢。运动的快慢。s s1 1t ts s2 2本讲稿第二十七页，共四十八页 角速度角速度：大小：大小：=/t =/t (rad/s)(rad/s)方向：中学阶段不研究方向：中学阶段不研究 物理意义：描述质点物理意义：描述质点绕圆心转动绕圆心转动快慢。快慢。t t本讲稿第二十八页，共四十八页周期周期T T：频率频率f f：质点沿圆周运动一周所用时间（质点沿圆周运动一周所用时间（单位：单位：s s）质点单位时间内沿圆周绕圆质点单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数（心转过的圈数（单位：单位：HzHz）转速转速n n：质点绕圆心做圆周运动时质点绕圆心做圆周运动时1 1分钟分钟内转过的圈数（内转过的圈数（单位：单位：r/minr/min）n n=60=60f f本讲稿第二十九页，共四十八页T=1/T=1/f f，f f=1/T=1/T，=22/T T=2f2f，v v=2r2r/T=/T=2fr 2fr,v=rv=r，=v=v/r r注意注意：T T、f f、三个量中任一个确定，其余两个也就三个量中任一个确定，其余两个也就 确定，但确定，但v v还和还和r r有关。有关。传动装置传动装置1传动装置传动装置2讨论讨论2 2：v v、T T、f f 这四者之间有何关系？这四者之间有何关系？本讲稿第三十页，共四十八页向心加速度向心加速度a向向 大小：大小：a向向 =v v2 2/r=/r=2 2r=(2/T)r=(2/T)2 2 r=(2f)r=(2f)2 2r=r=v v方向：总是方向：总是指向圆心指向圆心,时刻在变化时刻在变化(a向向 是个变加速度是个变加速度)。物理意义：描述圆周运动物体速度物理意义：描述圆周运动物体速度 方向改变快慢。方向改变快慢。讨论讨论3 3：a向向 与与r r有何关系？有何关系？v vv va向向a向向本讲稿第三十一页，共四十八页向心力向心力F F向向作用：产生向心加速度，只改变作用：产生向心加速度，只改变 速度速度方向方向，不改变速度，不改变速度大小，大小，向心力永远不做功。向心力永远不做功。大小：大小：F F向向=m=mv v2 2/r=m/r=m2 2r=m(2/T)r=m(2/T)2 2r=mr=m（2f)2f)2 2r=mr=mv v方向：总是指向圆心方向：总是指向圆心,时刻在变化时刻在变化(F(F向向 是个变力是个变力)。讨论讨论4 4、向心力是按什么命名的力？如何确定一个物体做向心力是按什么命名的力？如何确定一个物体做 圆周运动的向心力？圆周运动的向心力？F F向向本讲稿第三十二页，共四十八页o o本讲稿第三十三页，共四十八页例例2 2、r ra a=r=rb b=r,r=r,rc c=2r,r=2r,rd d=4r=4r，在转动过程中皮带不打滑。，在转动过程中皮带不打滑。求：求：a a:b b:c c:d dTTa a:T:Tb b:T:Tc c:T:Td dv va a:v:vb b:v:vc c:v:vd daaa a:a:ab b:a:ac c:a:ad dabcd本讲稿第三十四页，共四十八页例例3 3、在绕竖直轴匀速转动的圆环上有在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A A、B B两点，如图所两点，如图所示，过示，过A A、B B的半径与竖直轴的夹角分别为的半径与竖直轴的夹角分别为3030和和6060，则，则A A、B B两点的线速度之比为两点的线速度之比为 ；向心加速度之比为向心加速度之比为 。A AB B60603030本讲稿第三十五页，共四十八页三、匀速圆周运动三、匀速圆周运动定义：定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间里通过的弧做圆周运动的物体，若在相等的时间里通过的弧 长相等，这种运动称为匀速率长相等，这种运动称为匀速率 圆周运动，简称匀速圆周运动。圆周运动，简称匀速圆周运动。F合合 、T T、f f 不变。不变。v v 的大小不变、方向时刻变化。的大小不变、方向时刻变化。a a向向 的大小不变，方向时刻变化，且只存的大小不变，方向时刻变化，且只存 在在a a向向 不存在不存在a a切切，a a总总=a a向向 。运动学特征运动学特征动力学特征：动力学特征：F F向向 的大小不变，且的大小不变，且F F向向 =F=F合外合外本讲稿第三十六页，共四十八页讨论讨论5 5、匀速圆周运动到底是一种什么性质的运动，物体匀速圆周运动到底是一种什么性质的运动，物体 做匀速圆周运动的条件是什么？做匀速圆周运动的条件是什么？本讲稿第三十七页，共四十八页四、非匀速圆周运动四、非匀速圆周运动定义：定义：做圆周运动的物体，若在做圆周运动的物体，若在相等相等的时间里通过的的时间里通过的弧弧 长不相等长不相等，这种运动称为，这种运动称为非非 匀速圆周运动。匀速圆周运动。运动学特征运动学特征 、T T、f f 均变化均变化 v v 的大小、方向均变化的大小、方向均变化 a a向向 的大小、方向均变化，不仅存在的大小、方向均变化，不仅存在a a向向，还存在还存在a a切，切，a a总总=a=a向向2 2+a+a切切2 2F F合合v vF F1 1F F2 2本讲稿第三十八页，共四十八页动力学特征：动力学特征：F F合合的大小、方向均变化，方向偏离圆心，的大小、方向均变化，方向偏离圆心，F F合合的沿半径分力产生的沿半径分力产生a a向向 ，F F合合的切线分力产生的切线分力产生a a切切。讨论讨论6 6、在非匀速圆周运动中，在非匀速圆周运动中，a a向向 和和F F向向 的有关计算式是的有关计算式是 否仍然可以适用？否仍然可以适用？本讲稿第三十九页，共四十八页 五、离心运动五、离心运动定义：定义：做圆周运动的物体，在所受合力突然做圆周运动的物体，在所受合力突然消失消失或者或者不不 足以足以提供圆周运动所需的向心力情况下，做提供圆周运动所需的向心力情况下，做逐渐逐渐 远离远离圆心的运动。圆心的运动。本质：本质：惯性的表现惯性的表现条件：条件：F F供供FF需需v v本讲稿第四十页，共四十八页注意注意：离心运动并非沿半径方向飞出的运动，而是运动离心运动并非沿半径方向飞出的运动，而是运动半径半径 越来越大越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动。的运动或沿切线方向飞出的运动。离心运动并不是受到离心力的作用的结果，根本就没离心运动并不是受到离心力的作用的结果，根本就没 有有“离心力离心力”这种力。这种力。离心运动的应用和危害。离心运动的应用和危害。本讲稿第四十一页，共四十八页本讲稿第四十二页，共四十八页本讲稿第四十三页，共四十八页本讲稿第四十四页，共四十八页例例4 4、一个半径为一个半径为R R的纸质圆筒，绕其中心轴匀速转动，的纸质圆筒，绕其中心轴匀速转动，角速度为角速度为。一粒子弹沿。一粒子弹沿AOAO方向打进纸筒，如图所示，方向打进纸筒，如图所示，从纸筒上的从纸筒上的B B点穿出，若点穿出，若A A、B B所对的圆心角为所对的圆心角为，则子，则子弹的速度为多少弹的速度为多少?A Ao oB BR R本讲稿第四十五页，共四十八页例例5 5、如图所示，半径为如图所示，半径为R R的圆板做圆周运动，当半径的圆板做圆周运动，当半径OBOB（B B点在圆板边缘）转到某一方向时，在圆板中心正上方点在圆板边缘）转到某一方向时，在圆板中心正上方高难度高难度h h处以平行于处以平行于OBOB的方向水平抛出一个小球，要使小的方向水平抛出一个小球，要使小球与圆板只碰撞一次，且落点球与圆板只碰撞一次，且落点在在B B点，则小球的初速度和圆点，则小球的初速度和圆板转动的角速度分别为多少？板转动的角速度分别为多少？v v0 0R Rh hB Bo o本讲稿第四十六页，共四十八页本讲稿第四十七页，共四十八页知识结构网络知识结构网络 曲线运动的特曲线运动的特点、条件、分类点、条件、分类运动的合运动的合成与分解成与分解平平 抛抛 运运 动动变速率圆周运动变速率圆周运动 匀变速匀变速曲线运动曲线运动非匀变速非匀变速曲线运动曲线运动圆圆 周周 运运 动动万有引力定律万有引力定律 F=Gm1m2/r2 天体运动天体运动 洛仑磁力洛仑磁力F=qvB带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动匀速率圆周运动匀速率圆周运动实例实例曲曲线线运运动动特例特例概念概念研究方法研究方法本讲稿第四十八页，共四十八页