第五章1曲线运动.ppt
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1、第五章曲线运动1曲线运动1.1.运动的种类运动的种类: :按轨迹来分按轨迹来分, ,轨迹是直线的称为轨迹是直线的称为_运动运动, ,是是曲线的称为曲线的称为_运动。曲线运动的合力运动。曲线运动的合力_(_(选填选填“为为零零”或或“不为零不为零”) )。2.2.直线运动的种类直线运动的种类: :可分为可分为_直线运动和直线运动和_直线运动两直线运动两种种, ,变速直线运动的合力变速直线运动的合力_(_(选填选填“为零为零”或或“不为零不为零”) )。3.3.匀变速直线运动的种类匀变速直线运动的种类: :分为分为_直线运动和直线运动和_直线直线运动两种。运动两种。_直线运动的合力与速度方向相同直
2、线运动的合力与速度方向相同,_,_直直线运动的合力与速度方向相反。线运动的合力与速度方向相反。直线直线曲线曲线不为零不为零匀速匀速变速变速不为零不为零匀加速匀加速匀减速匀减速匀加速匀加速匀减速匀减速一、曲线运动的位移一、曲线运动的位移1.1.坐标系的选择坐标系的选择: :研究物体在同一平面内做曲线运动时研究物体在同一平面内做曲线运动时, ,应选择应选择_坐标系。坐标系。2.2.位移的描述位移的描述: :物体运动到某点时物体运动到某点时, ,其位移可尽量用它在其位移可尽量用它在_方向的分矢量来表示方向的分矢量来表示, ,而分矢量可用该点的而分矢量可用该点的_表示。表示。平面直角平面直角坐标轴坐标
3、轴坐标坐标二、曲线运动的速度二、曲线运动的速度1.1.速度的方向速度的方向: :质点在某一点的速度沿曲线在这一点的质点在某一点的速度沿曲线在这一点的_。2.2.运动性质运动性质: :做曲线运动的质点的速度做曲线运动的质点的速度_时刻发生变化时刻发生变化, ,即速度时刻发生变化即速度时刻发生变化, ,因此曲线运动一定是因此曲线运动一定是_运动。运动。3.3.速度的描述速度的描述: :可以用相互垂直的两个方向的分矢量来表示。可以用相互垂直的两个方向的分矢量来表示。这两个分矢量叫做分速度。如图这两个分矢量叫做分速度。如图, ,两个分速度两个分速度v vx x、v vy y与速度与速度v v的关系是的
4、关系是:v:vx x=_,v=_,vy y=_=_。切线切线方向方向方向方向变速变速vcosvcosvsinvsin三、运动描述的实例三、运动描述的实例1.1.蜡块的位置蜡块的位置: :蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为v vy y, ,玻璃管玻璃管向右匀速移动的速度设为向右匀速移动的速度设为v vx x。从蜡块开始运动的时刻计时。从蜡块开始运动的时刻计时, ,于是于是, ,在时刻在时刻t,t,蜡块的位置蜡块的位置P P可以用它的可以用它的x x、y y两个坐标表示两个坐标表示x=_,y=_x=_,y=_。v vx xt tv vy yt t2.2.蜡块的速度:速度的
5、大小蜡块的速度:速度的大小v=_,v=_,速度的方向满足速度的方向满足tantan=_=_。3.3.蜡块运动的轨迹:蜡块运动的轨迹:y=_y=_,是一条,是一条_。22xyvvyxvvyxvxv过原点的直线过原点的直线四、物体做曲线运动的条件四、物体做曲线运动的条件1.1.从动力学角度看从动力学角度看: :当物体所受合力的方向与它的速度方向当物体所受合力的方向与它的速度方向_时时, ,物体做曲线运动。物体做曲线运动。2.2.从运动学角度看从运动学角度看: :物体的加速度方向与它的速度方向物体的加速度方向与它的速度方向_时时, ,物体做曲线运动。物体做曲线运动。不在同一条直线上不在同一条直线上不
6、在不在同一条直线上同一条直线上【思考辨析【思考辨析】1.1.判断正误判断正误: :(1)(1)曲线运动的速度方向可能不变。曲线运动的速度方向可能不变。( () )(2)(2)曲线运动的速度大小和方向一定同时改变。曲线运动的速度大小和方向一定同时改变。( () )(3)(3)曲线运动一定是变速运动。曲线运动一定是变速运动。( () )(4)(4)物体做曲线运动时物体做曲线运动时, ,合力一定是变力。合力一定是变力。( () )(5)(5)物体做曲线运动时物体做曲线运动时, ,合力一定不为零。合力一定不为零。( () )(6)(6)物体做曲线运动时物体做曲线运动时, ,加速度一定不为零。加速度一定
7、不为零。( () )提示提示: :(1)(1)。曲线运动的速度方向时刻发生改变。曲线运动的速度方向时刻发生改变。(2)(2)。曲线运动的速度方向一定改变。曲线运动的速度方向一定改变, ,大小不一定改变。大小不一定改变。(3)(3)。速度是矢量。速度是矢量, ,曲线运动的速度方向改变就说明速度时刻曲线运动的速度方向改变就说明速度时刻在改变。在改变。(4)(4)。物体做曲线运动时。物体做曲线运动时, ,合力一定与速度不共线合力一定与速度不共线, ,但不一定但不一定变化。变化。(5)(5)。若物体所受合力为零。若物体所受合力为零, ,物体将做匀速直线运动物体将做匀速直线运动, ,所以做所以做曲线运动
8、的物体曲线运动的物体, ,所受合力一定不为零。所受合力一定不为零。(6)(6)。物体做曲线运动时速度不断变化。物体做曲线运动时速度不断变化, ,所以加速度一定不为所以加速度一定不为零。零。2.2.问题思考问题思考: :(1)(1)花样滑冰以美妙绝伦的舞姿深受人们喜花样滑冰以美妙绝伦的舞姿深受人们喜爱爱, ,某花样滑冰运动员正在冰面上进行精彩某花样滑冰运动员正在冰面上进行精彩表演表演, ,为了描述她的位置及位置变化为了描述她的位置及位置变化, ,应建应建立何种坐标系立何种坐标系? ?提示提示: :花样滑冰运动员在冰面上做曲线运动花样滑冰运动员在冰面上做曲线运动, ,应建立平面直角坐应建立平面直角
9、坐标系。标系。(2)(2)微风吹来微风吹来, ,鹅毛大雪正在缓缓降落鹅毛大雪正在缓缓降落, ,为寒为寒冷的冬天增加了一道美丽的风景线冷的冬天增加了一道美丽的风景线, ,试问雪试问雪花在降落时同时参与了哪两个方向上的运动花在降落时同时参与了哪两个方向上的运动? ?提示提示: :雪花同时参与了竖直向下和水平方向上的直线运动。雪花同时参与了竖直向下和水平方向上的直线运动。一一 对曲线运动的理解对曲线运动的理解1.1.曲线运动的位置和位移描述曲线运动的位置和位移描述: :无法用直线坐标系描述曲线运无法用直线坐标系描述曲线运动的位置和位移动的位置和位移, ,而是采用平面直角坐标系。一般先确定而是采用平面
10、直角坐标系。一般先确定x x轴、轴、y y轴上的坐标变化轴上的坐标变化, ,再利用矢量合成的方法求出总的位移。再利用矢量合成的方法求出总的位移。2.2.曲线运动的速度曲线运动的速度: :曲线运动的速度方向与该时刻运动轨迹曲曲线运动的速度方向与该时刻运动轨迹曲线上相应点的切线方向相同线上相应点的切线方向相同, ,速度的方向时刻在发生变化。速度的方向时刻在发生变化。3.3.曲线运动的性质曲线运动的性质: :由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化变化, ,不管速度大小是否变化不管速度大小是否变化, ,因其矢量性因其矢量性, ,物体的速度时刻在物体的速度时刻在变化
11、变化, ,所以曲线运动一定是变速运动。所以曲线运动一定是变速运动。4.4.运动的五种类型运动的五种类型: :轨迹特点轨迹特点加速度特点加速度特点运动性质运动性质直线直线加速度为零加速度为零匀速直线运动匀速直线运动加速度不变加速度不变匀变速直线运动匀变速直线运动加速度变化加速度变化变加速直线运动变加速直线运动曲线曲线加速度不变加速度不变匀变速曲线运动匀变速曲线运动加速度变化加速度变化变加速曲线运动变加速曲线运动【特别提醒【特别提醒】(1)(1)曲线运动一定是变速运动曲线运动一定是变速运动, ,但变速运动不一定但变速运动不一定是曲线运动。是曲线运动。(2)(2)物体的合外力为恒力时物体的合外力为恒
12、力时, ,它一定做匀变速运动它一定做匀变速运动, ,但可能是匀但可能是匀变速直线运动变速直线运动, ,也可能是匀变速曲线运动。也可能是匀变速曲线运动。【典例【典例1 1】翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目。如图所示目。如图所示, ,翻滚过山车翻滚过山车( (可看成质点可看成质点) )从高处冲下从高处冲下, ,过过M M点时点时速度方向如图所示速度方向如图所示, ,在圆形轨道内经过在圆形轨道内经过A A、B B、C C三点。下列说法三点。下列说法正确的是正确的是( () )A.A.过山车做匀速运动过山车做匀速运动B.B.过山车做变速运动过山
13、车做变速运动C.C.过山车受到的合力等于零过山车受到的合力等于零D.D.过山车经过过山车经过A A、C C两点时的速度方向相同两点时的速度方向相同【解题探究【解题探究】(1)(1)做曲线运动的物体速度的方向做曲线运动的物体速度的方向_,_,所受合外力所受合外力_。(2)(2)怎么确定曲线运动的速度方向怎么确定曲线运动的速度方向? ?提示提示: :作出曲线上某点的切线作出曲线上某点的切线, ,沿运动方向的切线方向即为物体沿运动方向的切线方向即为物体经该点时的速度方向。经该点时的速度方向。时刻变化时刻变化不为零不为零【标准解答【标准解答】选选B B。过山车做曲线运动。过山车做曲线运动, ,其速度方
14、向时刻变化其速度方向时刻变化, ,速度是矢量速度是矢量, ,故过山车的速度是变化的故过山车的速度是变化的, ,即过山车做变速运即过山车做变速运动动,A,A错错,B,B对对; ;做变速运动的物体具有加速度做变速运动的物体具有加速度, ,由牛顿第二定律由牛顿第二定律可知物体所受合力一定不为零可知物体所受合力一定不为零,C,C错错; ;过山车经过过山车经过A A点时速度方点时速度方向竖直向上向竖直向上, ,经过经过C C点时速度方向竖直向下点时速度方向竖直向下,D,D错。错。【总结提升【总结提升】曲线运动性质的两种判断方法曲线运动性质的两种判断方法(1)(1)看物体的合外力。若物体的合外力为恒力看物
15、体的合外力。若物体的合外力为恒力, ,则它做匀变速曲则它做匀变速曲线运动线运动; ;若物体的合外力为变力若物体的合外力为变力, ,则它做非匀变速曲线运动。则它做非匀变速曲线运动。(2)(2)看物体的加速度。若物体的加速度大小不变看物体的加速度。若物体的加速度大小不变, ,则它做匀变速则它做匀变速曲线运动曲线运动; ;若物体的加速度变化若物体的加速度变化, ,则它做非匀变速曲线运动。则它做非匀变速曲线运动。【变式训练【变式训练】如图所示的曲线为某同学抛出的铅球的运动轨迹如图所示的曲线为某同学抛出的铅球的运动轨迹( (铅球视为质点铅球视为质点),A),A、B B、C C为曲线上的三点为曲线上的三点
16、, ,关于铅球在关于铅球在B B点的速点的速度方向度方向, ,说法正确的是说法正确的是( () )A.A.为为ABAB的方向的方向 B.B.为为BDBD的方向的方向C.C.为为BCBC的方向的方向 D.D.为为BEBE的方向的方向【解析【解析】选选B B。物体做曲线运动的速度方向为运动轨迹上经过。物体做曲线运动的速度方向为运动轨迹上经过该点的切线方向该点的切线方向, ,如题图中铅球实际沿如题图中铅球实际沿ABCABC方向运动方向运动, ,故它在故它在B B点点的速度方向应为切线的速度方向应为切线BDBD的方向的方向,B,B正确。正确。二二 对曲线运动条件的理解对曲线运动条件的理解1.1.物体做
17、曲线运动的条件物体做曲线运动的条件: :(1)(1)动力学条件动力学条件: :合力与速度方向不共线是物体做曲线运动的充合力与速度方向不共线是物体做曲线运动的充要条件要条件, ,这包含三个层次的内容。这包含三个层次的内容。初速度不为零初速度不为零; ;合力不为零合力不为零; ;合力与速度方向不共线。合力与速度方向不共线。(2)(2)运动学条件运动学条件: :加速度与速度方向不共线。加速度与速度方向不共线。2.2.物体的运动与合力的关系物体的运动与合力的关系: :(1)(1)合外力方向与物体的速度方向在同一条直线上时合外力方向与物体的速度方向在同一条直线上时, ,物体做加物体做加速直线运动或减速直
18、线运动。速直线运动或减速直线运动。(2)(2)合外力方向与物体的速度方向不在同一条直线上时合外力方向与物体的速度方向不在同一条直线上时, ,物体做物体做曲线运动。曲线运动。3.3.两个重要推论两个重要推论: :(1)(1)合外力方向与速度方向夹角为锐角时合外力方向与速度方向夹角为锐角时, ,物体做曲线运动物体做曲线运动, ,速速率越来越大率越来越大; ;合外力方向与速度方向夹角为直角时合外力方向与速度方向夹角为直角时, ,物体做曲线物体做曲线运动运动, ,速率不变速率不变; ;合外力方向与速度方向夹角为钝角时合外力方向与速度方向夹角为钝角时, ,物体做物体做曲线运动曲线运动, ,速率越来越小。
19、速率越来越小。(2)(2)物体的运动轨迹与合外力有关物体的运动轨迹与合外力有关, ,物体运动时其轨迹总偏向合物体运动时其轨迹总偏向合外力所指的一侧外力所指的一侧, ,或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧。或者说合外力总指向运动轨迹的凹侧。【特别提醒【特别提醒】(1)(1)物体的运动轨迹与初速度和合外力两个因素物体的运动轨迹与初速度和合外力两个因素有关有关, ,轨迹在合外力与速度所夹区域之间且与速度相切。轨迹在合外力与速度所夹区域之间且与速度相切。(2)(2)若具有一定初速度的物体在恒力作用下做曲线运动时若具有一定初速度的物体在恒力作用下做曲线运动时, ,物体物体的末速度越来越接近力的方向的末速度越
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- 第五 曲线运动
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