2022年高中物理曲线运动教案 .pdf

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1、学习必备欢迎下载曲线运动曲线运动的速度方向 1、曲线运动与直线运动有什么区别？运动轨迹是曲线。速度方向时刻改变。2、曲线运动的速度方向 (1) 、在砂轮上磨刀具时，刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出； (2) 、撑开的带有水的伞绕着伞柄旋转，伞面上的水滴沿伞边各点所划圆周的切线方向飞出。总结 ：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）的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向。（3） 、推理：a：速度是矢量，既有大小，又有方向。 b：只要速度的大小、方向中的一个或两个同时变化，就表示速度矢量发生了变化，也就是具有加速度。 C：曲线运动中速度的方向时刻在改变，所以曲线运动

2、是变速运动。物体做曲线运动的条件【演示实验】（投影仪显示）一个在水平面上做直线运动的钢珠，如果从旁边给它施加一个侧向力，它的运动方向就会改变，不断给钢珠施加侧向力，或者在钢珠运动的路线旁放一块磁铁，钢珠就偏离原来的方向而做曲线运动。归纳得到： 当运动物体所受合力的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，其加速度的方向跟它的速度方向是否一致？对照物体做直线运动的条件：当物体所受的合外力方向跟它的速度方向在同一直线上时，物体做直线运动。用牛顿第二定律分析物体做曲线运动的条件：当合力的方向与物体的速度方向在同一直线上时，产生的加速度也在这条直线上，物体就做直线运动。如

3、果合力的方向跟速度方向不在同一条直线上，产生的加速度就和速度成一夹角，这时，合力就不但可以改变速度的大小，而且可以改变速度的方向，物体就做曲线运动。巩固练习物体在力F1、F2、F3的共同作用下做匀速直线运动，若突然撤去外力F1，则物体的运动情况是 A、必沿着F1的方向做匀加速直线运动 B、必沿着F1的方向做匀减速直线运动C、不可能做匀速直线运动 D、可能做直线运动，也可能做曲线运动【C、D】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页学习必备欢迎下载小结 1、运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。 2、 曲线运动中速度的方向是时刻

4、改变的，质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线方向上。3、 当运动物体所受合力的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。运动的合成和分解已知分运动求合运动叫运动的合成已知合运动求分运动叫运动的分解两个互相垂直的直线运动合成后可能为直线运动，也可能为曲线运动对吗？练习：1关于运动的合成，下列说法中正确的是( ) A合运动的速度一定比每一个分运动的速度大B两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动C只要两个分运动是直线运动，那么它们的合运动也一定是直线运动D两个分运动的时间一定与它们的合运动的时间相等2某人乘小船以一定的速率垂直河岸向对岸划去，当水流匀速时，关于它过河所需要

5、的时间、发生的位移与水速的关系正确的是( ) A水速小、位移小、时间短B水速大、位移大、时间短C水速大、位移大、时间不变D位移、时间与水速无关3 匀减速运动的速度vt v0-at ， 可以看成是两个在一条直线上的运动的速度合成，一个是 _，另一个是 _4一只船在静水中的速度为3 m/s，它要横渡一条30 m宽的河，水流速度为4 m/s，下列说法正确的是( ) A这只船不可能垂直于河岸抵达正对岸B这只船对地的速度一定是5 m/s C过河时间可能是6 s D过河时间可能是12 s 5如图所示， 汽车以速度v 匀速行驶， 当汽车到达 P点时，绳子与水平方向的夹角为，此时物体 M的速度大小为_ ( 用

6、 v、表示 ) 6小船在静水中速度是v，今小船要渡过一河流，渡河时小船朝对岸垂直划行，若航行至河中心时，水流速度增大，则渡河时间将( ) A增大B减小C不变D不能确定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页学习必备欢迎下载7某人站在自动扶梯上，经过t1 时间由一楼升到二楼，如果自动扶梯不运动，人沿着扶梯从一楼走到二楼的时间为t2 ，现使自动扶梯正常运动，人也保持原有的速度沿扶梯向上走，则人从一楼到二楼的时间是( ) At2-t1 Bt1 t2/(t2-t1) Ct1 t2/(t1 t2) D2/)(2221tt8有一小船

7、正在渡河，离对岸50 m，已知在下游120 m 处有一危险区，假设河水流速为5 m/s ，为了使小船不通过危险区到达对岸，那么小船从现在起相对静水的最小速度应是 ( ) A2.08 m/s B1.92 m/s C1.58 m/s D1.42 m/s 1D 2C 3速度为 v0 的匀速直线运动，初速度为0 的匀减速直线运动4AD 56C 7C 8B 平抛运动物体的初速度和受力情况决定了物体的运动形式。1、平抛运动的条件 ：(1) 物体具有水平方向的初速度；(2) 运动过程中物体只受重力。2、平抛运动的分解 ：(1) 平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 (2) 平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。

8、（课本上有实验证明）飞机每隔1s 投下 1 个铁球，共4 个；显示各自的平抛轨迹。3、平抛运动的规律 (1) 平抛运动的位移公式明确：以抛出点为坐标原点，沿初速度方向为x 轴正方向，竖直向下为y 轴正方向。从抛出时开始计时，t 时刻质点的位置为P(x，y) ，如图1 所示。x=v0t (1) 由于从抛出点开始计时，所以t 时刻质点的坐标恰好等于时间t 内质点的水平位移和竖直位移，因此(1)(2)两式是平抛运动的位移公式。由 (1)(2)两式可在xOy 平面内描出任一时刻质点的位置，从而得到质点做平抛运动的轨迹。求时间t 内质点的位移t 时刻质点相对于抛出点的位移的大小精选学习资料 - - -

9、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页学习必备欢迎下载位移的方向可用s 与 x 轴正方向的夹角表示， 满足下述关系由 (1)(2)两式消去t ，可得轨迹方程上式为抛物线方程， “抛物线”的名称就是从物理来的。(2) 平抛运动的速度公式t 时刻质点的速度vt 是由水平速度vx 和竖直速度vy 合成的。如图2 所示。Vx=v0 (3) vy=gt (4) vt 的方向可用vt 与 x 轴正方向的夹角来表示， 满足下述关系。小结1具有水平速度的物体，只受重力作用时，形成平抛运动。2平抛运动可分解为水平匀速运动和自由落体运动。平抛位移等于水平位移和竖直

10、位移的矢量和；平抛瞬时速度等于水平速度和竖直速度的矢量和。3平抛运动是一种匀变速曲线运动。4如果物体受到恒定合外力作用，并且合外力跟初速度垂直，形成类似平抛的匀变速曲线运动，只需把公式中的g 换成 a，其中 a=F 合/m。练习：1决定一个平抛运动总时间的因素是 A抛出的初速度B抛出时的竖直高度C抛出时的竖直高度和初速度D以上均不正确2做平抛运动的物体，在水平方向通过的最大距离取决于 A物体的高度和重力B物体的重力和初速度C物体的高度和初速度D物体的重力、高度和初速度3在同一地区的同一高度有两个相同小球，一个沿水平方向抛出的同时，另一个自由落下，若不计空气阻力，则它们在运动过程中 A加速度不同

11、，相同时刻速度不同B加速度相同，相同时刻速度相同C加速度不同，相同时刻速度相同D加速度相同，相同时刻速度不同精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页学习必备欢迎下载1 以 16m/s 的速度水平抛出一石子，石子落地时速度方向与抛出时速度方向成37角，不计空气阻力，那么石子抛出点与落地点的高度差为_，石子落地时速度是_(g 10m/s2；sin37 0.6 ，cos37 0.8) 2一个物体以初速度v0 水平抛出，落地时速度为vt ，那么物体运动的时间是？匀速圆周运动定义： 质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度

12、相同这种运动就叫匀速圆周运动。举例：地球和各个行星绕太阳的运动，都认为是匀速圆周运动。描述匀速圆周运动快慢的物理量（1）线速度a：分析：物体在做匀速圆周运动时，运动的时间t 增大几倍，通过的弧长也增大几倍，所以对于某一匀速圆周运动而言，s 与 t 的比值越大，物体运动得越快。b：线速度1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度 。2）线速度是矢量，它既有大小，也有方向。3）线速度的大小tsvsmv/单位表示线速度stms时间弧长4）线速度的方向在圆周各点的切线方向上5）匀速圆周运动的线速度是不变的吗？6）得到：匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。（2）角速度对某一确定的匀速

13、圆周运动而言，角速度是恒定的（3）周期、频率和转速（4）线速度、角速度、周期之间的关系a：既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么他们之间有什么样的关系呢？1）它运动一周所用的时间叫，用 T 表示。它在周期T 内转过的弧长为，由此可知它的线速度为。2）一个周期T 内转过的角度为，物体的角速度为。d：讨论rv1）当 v 一定时，与 r 成反比精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页学习必备欢迎下载2）当一定时及v 与 r 成正比3）当 r 一定时， v 与成正比例 1：分析下图中，A、B 两点的线

14、速度有什么关系？分析得到： 主动轮通过皮带、链条、 齿轮等带动从动轮的过程中，皮带（链条）上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等。例 2：分析下列情况下，轮上各点的角速度有什么关系？分析得到：同一轮上各点的角速度相同。三、巩固训练（一）填空1、 做匀速圆周运动的物体线速度的不变，时刻在变， 所以线速度是（填恒量或变量） ，所以匀速圆周运动中，匀速的含义是。2、对于做匀速圆周运动的物体，哪些物理量是一定的？（二）某电钟上秒针、分针、时针的长度比为d1：d2：d31：2：3，求A：秒针、分针、时针尖端的线速度之比B：秒针、分针、时针转动的角速度之比。fTTrvTrvfTbtwasmcbtsvab

15、a1;2;2343:2/:;:121、关系：）频率（）周期（单位；）角速度（单位：矢量；）线速度（、描述快慢的物理量的弧长在相等的时间通过相等物体在圆周上运动、定义：匀速圆周运动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页学习必备欢迎下载向心加速度、向心力我们已经知道，如果物体不受力，它将作匀速直线运动。我们还知道，力的作用效果之一是改变物体的运动状态，即改变物体速度的大小或（和）方向。所以沿着圆周运动的物体一定受力。那么，作匀速圆周运动的物体体，它所受的力沿着什么方向？实例1：地球绕太阳的运动近似为匀速圆周运动，地球受到什

16、么力的作用？这个力可能沿着什么方向？实例2：光滑的水平桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面上的图钉作匀速圆周运动。小球受几个力的作用？这几个力的合力沿着什么方向？通过以上分析1、上述实例中，匀速圆周运动的物体，要受到一个指向圆心方向的力。2、在前面学习加速度对速度的影响时，我们知道，一个加速度沿着速度方向的分量只改变速度的大小；垂直于速度方向的分量只改变速度的方向。匀速圆周运动是速度大小不变、方向沿着圆周的切线方向的运动，所以一定受到一个垂直于切线，即指向圆心方向的加速度。下面我们再从速度变化（ v）的角度来讨论作圆周运动的物体的加速度的方向。作圆周运动的物体：设质点沿着半径为r 的原作匀速圆

17、周运动，某时刻位于A 点，速度为 vA，经过时间 t 后位于 B 点，速度为 vB。按照以下思路讨论质点运动的加速度的方向。1）分别作出质点在A、B 两点的速度矢量 VA、 VB，如图甲。由于是匀速圆周运动，VA和 VB的长度是一样的。2）为了便于 VA、VB的比较， 将 VB的起点移到B，同时保持 VA的长度和方向不变，如图乙。3）以 VA的箭头端为起点，VB的箭尾端为终点做矢量 V，如图丙。 V 就是质点从 A 到 B 的速度变化量。4）tV是质点从A 到 B 的平均加速度。由于tV与 V 的方向相同，我们就只讨论 V 的方向，用它代表了质点加速度的方向。5）从丙图上看出， V 并不与圆的

18、半径平行，但当 t 很小时， A、 B 两点就非常接近了， VA和 VB也非常非常接近，如图丁。由于VA和 VB的长度相等，它们与 V 组成等腰三角形，当 t 很小很小时， V 也就于 VA（VB）垂直，即与半径平行，或者说 V指向圆心了。作匀速圆周运动的物体的加速度指向圆心方向，被称为向心加速度。作匀速圆周运动的物体，要受到向心加速度的作用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页学习必备欢迎下载图 1 图 2 1）大小：ra2rva2或r)T2(a2是不变的。2）方向：指向圆心方向，沿半径方向，时刻变化。3） 作用：只

19、改变速度的方向，而不改变速度的大小。如图所示的皮带传动装置，左边是主动轮，右边是一个轮轴，RARC=12， RA RB=23。假设在传动过程中皮带不打滑，则皮带轮边缘上的A、B、C三点的角速度之比是_；线速度之比是_；向心加速度之比是_ 向心力向心力的大小与物体质量m、圆周半径r 和角速度都有关系，且给出公式：F mr2（说明该公式的得到方法，空气变量法、定量测数据）rv推导向心力的另一表达式rvmF2（推导验证试验课本上有）练习：1、向心加速度只改变速度的，而不改变速度的。2、一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速度为原来的2 倍时， 它的线速度、 向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当

20、角速度变为原来的2 倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍【例题 1】A、B 两质点均做匀速圆周运动，mA mB=RA RB=1 2，当 A 转 60 转时，B 正好转 45 转，则两质点所受向心力之比为多少？解：设在时间t 内， nA=60 转， nB=45 转质点所受的向心力F=m2R=m(tn2)2 R t 相同， F mn2R 94214560212222BBBAAABARnmRnmFF。题后总结：解这类题时，关键在于熟练掌握向心力和向心加速度的表达式并能灵活应用。【例题 2】如图1，A、 B、 C 三个物体放在水平旋转的圆盘上，三物与转盘的最大静摩擦因数均为，A 的质量是2

21、m，B 和 C的质量均为m，A、B 离轴距离为R，C 离轴 2R，若三物相对盘静止，则A每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用BC 的向心加速度最大CB 的摩擦力最小D当圆台转速增大时，C 比 B 先滑动， A 和 B 同时滑动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页学习必备欢迎下载答案： BCD 【例题 3】如图，线段OA=2AB ，AB 两球质量相等，当它们绕O 点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时，两线段拉力之比TBA ： TOB 为A23 B 3 2C5 3 D 21 答案： A 1关于质点做匀

22、速圆周运动的下列说法中，错误的是A由 a=rv2可知， a与 r 成反比B由 a=2r 可知， a 与 r 成正比C由 v=r 可知， 与 r 成反比D由 =2n 可知， 与 n 成反比2如图所示的两轮以皮带传动，没有打滑， A、B、C 三点的位置关系如图，若 r1r2，O1C=r2 ，则三点的向心加速度的关系为图AaA=aB=aC BaCaAaB C aCaAaA3下列关于向心力的说法中，正确的是A物体由于做圆周运动产生了一个向心力B做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合外力C做匀速圆周运动的物体，其向心力不变D向心加速度决定向心力的大小4有长短不同， 材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一

23、个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么（）A两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断B两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断C两个球以相同的周期运动时，短绳易断D不论如何，短绳易断5一质量为m 的木块，由碗边滑向碗底，碗内表面是半径为r 的球面，由于摩擦力的作用，木块运动的速率不变，则（）A木块的加速度为零B木块所受合外力为零C木块所受合外力的大小一定，方向改变D木块的加速度大小不变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页学习必备欢迎下载图 4 6关于向心加速度，下列说法正确的是（）A它描述的是线速度方向变化的

24、快慢B它描述的是线速度大小变化的快慢C它描述的是向心力变化的快慢D它描述的是转速的快慢7如图所示，原长为L 的轻质弹簧，劲度系数为k，一端系在圆盘的中心O，另一端系一质量为m 的金属球，不计摩擦，当盘和球一起旋转时弹簧伸长量为L，则盘旋转的向心加速度为_，角速度为 _。8小球做匀速圆周运动，半径为R，向心加速率为a，则A小球受到的合力是一个恒力B小球运动的角速度为RaC小球在时间t 内通过的位移为raRD小球的运动周期为2aR9汽车在半径为R 的水平弯道上转弯，车轮与地面的摩擦系数为，那么汽车行驶的最大速率为 _。参考答案：1ABCD 2C 3B 4B 5CD 6A 7)(LLmLkmLk8

25、BD 9gR离心运动 ：1、做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。2、离心运动的条件：（1）当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出。（2）当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去。3、离心现象的本质物体惯性的表现做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页学习必备欢迎下载

26、心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果。如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动。此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”。做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大。离心运动的应用和防止离心运动的应用实例：离心干燥器、洗衣机的脱水筒、用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内、 “棉花糖”的产生离心运动的防止实例：汽车拐弯时限速、高速旋转的飞轮、砂轮的限速练习1、物体做离心运动时，运动轨迹A一定是直线B一定是曲线

27、C可能是直线，也可能是曲线D可能是圆【C】2、物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示，如果减小M的质量，则物体的轨道半径r 、角速度 、线速度v 的大小变化情况是Ar 不变， v 变小、 变小Br 增大， 减小、 v 不变m Cr 减小， v 不变、 增大M Dr 减小， 不变、 v 变小【B 】2、如果汽车的质量为m ，水平弯道是一个半径50m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的0。 2 倍， 欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少？( g取 10 m/s2 ) （答案： 10 m/s ）小结做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向. 当 F=m 2r 时，物体做匀速圆周运动当 F= 0 时，物体沿切线方向飞出当 Fm 2r 时，物体逐渐远离圆心当 Fm 2r 时，物体逐渐靠近圆心精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页