高一新人教版物理必修2课件5-1曲线运动.ppt

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1、情景切入情景切入在在自自然然界界和和技技术术中中，曲曲线线运运动动随随处处可可见见，如如斜斜向向喷喷出出的的水水(图图1)，在在弯弯曲曲公公路路上上奔奔驰驰的的汽汽车车(图图2)，游游乐乐场场的的过过山山车车(图图3)等等等等，它它们们的的运运动动都都是是曲曲线线运运动动那那么么曲曲线线运运动动有有什什么么规规律律？我我们们如如何何来来研研究究曲曲线线运运动动？这这一一章章我我们们就就来来探探究这些问题究这些问题知识导航知识导航本本章章以以曲曲线线运运动动的的两两种种特特殊殊情情况况平平抛抛运运动动和和匀匀速速圆周运动为例，研究物体做曲线运动的条件和规律圆周运动为例，研究物体做曲线运动的条件和

2、规律本本章章所所研研究究的的运运动动形形式式不不同同于于前前面面的的直直线线运运动动，但但研研究究的的方方法法仍仍与与前前面面一一致致，即即根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律研研究究物物体体做做曲曲线线运运动动时时力力与与运运动动的的关关系系所所以以本本章章知知识识是是牛牛顿顿运运动动定定律律在在曲曲线线运运动动形形式式下下的的具具体体应应用用学学好好本本章章的的概概念念和和规规律律，将将加加深深对对速速度度、加加速速度度及及其其关关系系的的理理解解，加加深深对对牛牛顿顿运运动动定定律律的的理理解解提提高高应应用用牛牛顿顿运运动动定定律律分分析析和和解解决决实实际际问问题题的的能能力力本章内容可

3、划分为三个单元：本章内容可划分为三个单元：第第一一单单元元：(第第1节节)讲讲述述了了曲曲线线运运动动的的特特点点和和物物体体做做曲线运动的条件曲线运动的条件第第二二单单元元：(第第2、3节节)阐阐述述了了平平抛抛运运动动的的特特点点和和规规律律第第三三单单元元：(第第47节节)学学习习匀匀速速圆圆周周运运动动的的描描述述方方法法和基本规律及匀速圆周运动规律的应用实例和基本规律及匀速圆周运动规律的应用实例分析和解决实际问题是本章的重点和难点分析和解决实际问题是本章的重点和难点学法指导学法指导1对对物物体体做做曲曲线线运运动动的的条条件件，要要从从力力与与运运动动的的关关系系、运运动动状状态态变

4、变化化的的原原因因的的角角度度来来理理解解，物物体体做做曲曲线线运运动动时时，速速度度的的方方向向时时刻刻在在变变化化，不不管管速速率率是是否否变变化化，其其运运动动状状态态肯肯定定在在变变化化，所所以以做做曲曲线线运运动动的的物物体体必必有有加加速速度度，所所以以受受合合外外力力肯定不为零肯定不为零2掌掌握握用用平平抛抛运运动动知知识识解解决决一一些些题题目目的的方方法法，关关键键是是将将平平抛抛物物体体的的运运动动正正确确分分解解为为水水平平方方向向的的匀匀速速直直线线运运动动和和竖竖直直方方向向的的自自由由落落体体运运动动来来分分析析，而而分分运运动动和和合合运运动动的的等等时时性是联系

5、分运动与合运动的桥梁性是联系分运动与合运动的桥梁任任何何做做曲曲线线运运动动的的物物体体，如如果果在在两两个个互互相相垂垂直直的的方方向向上上一一个个做做匀匀速速直直线线运运动动，另另一一个个做做初初速速度度为为零零的的匀匀加加速速直直线线运运动动，则则该该物物体体所所做做的的运运动动就就类类似似平平抛抛运运动动解解类类似似平平抛抛问题的方法和解平抛问题的方法相同问题的方法和解平抛问题的方法相同3做做变变速速圆圆周周运运动动的的物物体体所所受受外外力力的的合合力力，沿沿径径向向的的分分力力(指指向向圆圆心心)是是改改变变速速度度方方向向，产产生生向向心心加加速速度度的的原原因因；沿沿切切线线方

6、方向向的的分分力力是是改改变变速速度度大大小小，产产生生线线加加速速度度的的原原因因，如如果果切切线线方方向向上上分分力力为为零零，外外力力的的合合力力始始终终指指向向圆圆心心且且大大小小不变，物体就做匀速圆周运动不变，物体就做匀速圆周运动.*知道曲线运动与直线运动的区别，理解曲线运动是知道曲线运动与直线运动的区别，理解曲线运动是一种变速运动一种变速运动*掌握物体做曲线运动的条件及运动速度的方向掌握物体做曲线运动的条件及运动速度的方向*了解牛顿第二定律对物体做曲线运动条件的解释了解牛顿第二定律对物体做曲线运动条件的解释在在雨雨天天，我我们们可可以以通通过过旋旋转转雨雨伞伞的的方方法法来来甩甩掉

7、掉雨雨伞伞上上的的水水滴滴，雨雨伞伞慢慢转转时时，水水滴滴飞飞不不出出去去；雨雨伞伞转转动动快快到到一一定定程程度度，水水滴滴就就会会沿沿着着伞伞的的边边缘缘飞飞出出，如如图图所所示示，你你能能判判断断出出伞是沿什么方向旋转的吗？伞是沿什么方向旋转的吗？1曲线运动的位移曲线运动的位移(1)建建立立坐坐标标系系：在在研研究究做做曲曲线线运运动动的的物物体体的的位位移移时时，应选择应选择_(2)描描述述法法：对对于于做做曲曲线线运运动动的的物物体体，其其位位移移应应尽尽量量用坐标轴方向的用坐标轴方向的_来表示来表示2曲线运动的速度曲线运动的速度曲曲线线运运动动中中速速度度的的方方向向是是在在曲曲线

8、线上上某某点点的的_方方向向，是是时时刻刻_的的，具具有有加加速速度度，因因此此曲曲线线运运动动一一定定是是_运动，但变速运动不一定是曲线运动运动，但变速运动不一定是曲线运动3运动描述的实例运动描述的实例在在用用玻玻璃璃管管和和红红蜡蜡块块观观察察物物体体在在平平面面内内的的运运动动中中，若若蜡蜡块块沿沿玻玻璃璃管管匀匀速速上上升升的的速速度度设设为为v vy，玻玻璃璃管管向向右右匀匀速速运运动动的的速速度度设设为为v vx，从从蜡蜡块块开开始始运运动动的的时时刻刻计计时时于于是是，在在时时刻刻t，蜡蜡块块的的位位置置坐坐标标是是：x_；y_；蜡块的速度大小蜡块的速度大小v v_.4物体做曲线

9、运动的条件物体做曲线运动的条件如如图图所所示示，桌桌面面上上沿沿直直线线运运动动的的钢钢球球在在磁磁铁铁的的吸吸引引力力作作用用下下做做_，这这说说明明物物体体受受力力的的方方向向与与速速度度方方向向_时，物体做曲线运动时，物体做曲线运动运运动动轨轨迹迹为为曲曲线线的的运运动动叫叫曲曲线线运运动动如如月月球球围围绕绕地地球的运动球的运动(如图如图)，水平抛出的小球等，水平抛出的小球等研究曲线运动时通常建立平面直角坐标系研究曲线运动时通常建立平面直角坐标系(如图如图)当当物物体体由由O运运动动到到A点点时时，可可以以用用A点点的的坐坐标标xA、yA来来表表示位移矢量示位移矢量l.(1)曲曲线线运

10、运动动中中质质点点在在某某一一时时刻刻(或或某某一一位位置置)的的速速度度方方向向，就就是是质质点点从从该该时时刻刻(或或该该点点)脱脱离离曲曲线线后后自自由由运运动动的的方方向向，也就是曲线上这一点的切线方向也就是曲线上这一点的切线方向(2)速速度度是是一一个个矢矢量量，既既有有大大小小，又又有有方方向向，假假如如在在运运动动过过程程中中只只有有速速度度大大小小的的变变化化，而而物物体体的的速速度度方方向向不不变变，则则物物体体只只能能做做直直线线运运动动因因此此，若若物物体体做做曲曲线线运运动动，表表明明物物体的速度方向发生了变化体的速度方向发生了变化特别提醒：特别提醒：因因为为质质点点在

11、在曲曲线线运运动动中中的的速速度度方方向向时时刻刻在在改改变变所所以以曲曲线线运运动动一一定定是是变变速速运运动动但但是是，变变速速运运动动不不一一定定是是曲曲线线运动运动(2011江江苏苏盐盐城城中中学学高高一一检检测测)如如图图所所示示为为物物体体沿沿曲曲线从线从E运动到运动到F，则物体经过，则物体经过P点时的速度方向沿点时的速度方向沿()APa方向方向 BPb方向方向CPc方向方向 DPd方向方向答案：答案：C1.实验探究：蜡块的运动实验探究：蜡块的运动(1)实实验验条条件件：当当蜡蜡块块在在竖竖直直玻玻璃璃管管内内向向上上匀匀速速运运动动的的同同时时，让让玻玻璃璃管管向向右右做做匀匀速

12、速直直线线运运动动，则则蜡蜡块块就就参参与与了了竖竖直方向、水平方向的两个不同的分运动直方向、水平方向的两个不同的分运动(2)蜡蜡块块的的位位置置：以以蜡蜡块块的的初初始始位位置置为为坐坐标标原原点点，水水平向右和竖直向上的方向分别为平向右和竖直向上的方向分别为x、y轴的轴的正正方方向向建建立立坐坐标标系系，如如图图所所示示位位置置P可可以以用用它它的的x、y两个坐标表示两个坐标表示xv vxt，yv vyt.2合运动与分运动合运动与分运动(1)物物理理学学上上把把类类似似蜡蜡块块在在倾倾斜斜方方向向上上的的实实际际运运动动叫叫合合运运动动，而而把把其其余余具具有有某某一一方方向向效效果果的的

13、运运动动称称为为分分运运动动，如如蜡块竖直方向上和水平方向上的运动蜡块竖直方向上和水平方向上的运动(2)分运动与合运动的特征分运动与合运动的特征运运动动的的独独立立性性：一一个个物物体体同同时时参参与与两两个个(或或多多个个)运运动动，其其中中的的任任一一个个运运动动不不会会因因有有另另外外的的分分运运动动的的存存在在而而有有所所改变改变运运动动的的同同时时性性：各各分分运运动动与与合合运运动动总总是是同同时时开开始始，同时结束，经历的时间一定相等同时结束，经历的时间一定相等运运动动的的等等效效性性：各各分分运运动动的的叠叠加加与与合合运运动动有有相相同同的效果的效果(3)运动的合成与分解运动

14、的合成与分解如如果果某某物物体体同同时时参参与与几几个个运运动动，那那么么这这物物体体的的实实际际运运动动就就叫叫做做那那几几个个运运动动的的合合运运动动，那那几几个个运运动动叫叫做做这这个个实实际际运运动动的的分分运运动动已已知知分分运运动动情情况况求求合合运运动动情情况况叫叫运运动动的的合合成，已知合运动情况求分运动情况叫运动的分解成，已知合运动情况求分运动情况叫运动的分解运运动动合合成成与与分分解解的的运运算算法法则则：运运动动的的合合成成与与分分解解是是指指描描述述物物体体运运动动的的各各物物理理量量即即位位移移、速速度度、加加速速度度的的合合成成与与分分解解由由于于它它们们都都是是矢

15、矢量量，所所以以它它们们都都遵遵循循矢矢量量的的合合成成与与分解法则分解法则(2009广广东东高高考考)船船在在静静水水中中的的航航速速为为v v1，水水流流的的速速度度为为v v2.为为使使船船行行驶驶到到河河正正对对岸岸的的码码头头，则则v v1相相对对v v2的的方方向向应应为为()答案：答案：C解解析析：根根据据运运动动的的合合成成与与分分解解的的知知识识，可可知知要要使使船船垂垂直直到到达达对对岸岸，即即要要船船的的合合速速度度指指向向对对岸岸根根据据平平行行四四边边行行定则，定则，C正确正确.(1)当当物物体体所所受受的的合合力力方方向向跟跟它它的的速速度度方方向向不不在在同同一一

16、条直线上时，物体做曲线运动条直线上时，物体做曲线运动(2)当当物物体体受受恒恒力力作作用用做做曲曲线线运运动动时时，为为匀匀变变速速曲曲线线运运动动当当物物体体受受变变力力作作用用做做曲曲线线运运动动时时，为为非非匀匀变变速速曲曲线线运运动动(3)物物体体做做曲曲线线运运动动时时，运运动动的的轨轨迹迹始始终终处处在在合合外外力力与与速速度度方方向向的的夹夹角角之之中中，并并且且合合外外力力F的的方方向向一一定定指指向向轨轨迹迹的凹侧的凹侧特别提醒：特别提醒：根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律，物物体体的的加加速速度度方方向向与与其其合合外外力力方方向向一一致致因因此此物物体体做做曲曲线线运运动动

17、的的条条件件还还可可以以表表述述为为：物物体体的加速度方向与它的运动方向不在一条直线上的加速度方向与它的运动方向不在一条直线上(2011襄襄州州一一中中、枣枣阳阳一一中中、宜宜城城一一中中、曾曾都都一一中中联联考考)在在做做探探究究物物体体做做曲曲线线运运动动的的条条件件实实验验时时，得得出出下下列列结论，正确的是结论，正确的是()A物体在恒力作用下不可能做曲线运动物体在恒力作用下不可能做曲线运动B物体在变力作用下不可能做直线运动物体在变力作用下不可能做直线运动C只有力与运动方向垂直才可能做曲线运动只有力与运动方向垂直才可能做曲线运动D只只要要合合力力与与运运动动方方向向不不在在同同一一直直线

18、线上上将将做做曲曲线线运运动动答案：答案：D运动名称运动名称比较项目比较项目匀速直匀速直线运动线运动匀加速直匀加速直线运动线运动曲线运动曲线运动F合合F合合0F合合0，F合合恒定恒定F合合0，F合合可能可能恒定，可能变化恒定，可能变化aa0a0，a恒定恒定a0，a可能恒定，可能恒定，可能变化可能变化v v恒定恒定变化变化变化变化x位移大小位移大小等于路程等于路程位移大小等位移大小等于路程于路程位移大小比路程小位移大小比路程小F合合方向与方向与v v方方向向在一条直线上在一条直线上不在一条直线上不在一条直线上a方向与方向与v v方向方向在一条直线上在一条直线上不在一条直线上不在一条直线上 (20

19、11保保定定一一中中高高一一检检测测)关关于于曲曲线线运运动动的的速速度度，下下列说法正确的是列说法正确的是()A速度的大小与方向都在时刻变化速度的大小与方向都在时刻变化B速速度度的的大大小小不不断断发发生生变变化化，速速度度的的方方向向不不一一定定发发生变化生变化C速速度度的的方方向向不不断断发发生生变变化化，速速度度的的大大小小不不一一定定发发生变化生变化D质质点点在在某某一一点点的的速速度度方方向向是是沿沿曲曲线线上上该该点点的的切切线线方向方向解解析析：物物体体做做曲曲线线运运动动时时速速度度的的方方向向沿沿曲曲线线的的切切线线方方向向，而而曲曲线线上上不不同同点点的的切切线线方方向向

20、是是不不同同的的，所所以以速速度度的的方方向向是是不不断断发发生生变变化化的的；如如果果没没有有沿沿切切线线方方向向的的合合力力作作用用，速速度的大小是不会发生变化的度的大小是不会发生变化的答案：答案：CD点点评评：曲曲线线运运动动中中的的速速度度的的方方向向取取决决于于物物体体所所在在处处的的切切线线方方向向，切切线线方方向向不不同同时时，速速度度方方向向也也就就不不同同；速速度度的的大小是否发生变化，取决于有没有沿切线方向的合力作用大小是否发生变化，取决于有没有沿切线方向的合力作用在在弯弯道道上上高高速速行行驶驶的的赛赛车车，突突然然后后轮轮脱脱离离赛赛车车，关关于脱离了的后轮的运动情况以

21、下说法正确的是于脱离了的后轮的运动情况以下说法正确的是()A仍然沿着汽车行驶的弯道运动仍然沿着汽车行驶的弯道运动B沿着与弯道垂直的方向飞出沿着与弯道垂直的方向飞出C沿沿着着脱脱离离时时轮轮子子前前进进的的方方向向做做直直线线运运动动，离离开开弯弯道道D上述情况都有可能上述情况都有可能答案：答案：C解解析析：由由于于车车轮轮原原随随赛赛车车做做曲曲线线运运动动，脱脱离离赛赛车车时时车轮的速度方向为弯道的切线方向，由此可知车轮的速度方向为弯道的切线方向，由此可知C正确正确.(2010江江苏苏物物理理)如如图图所所示示，一一块块橡橡皮皮用用细细线线悬悬挂挂于于O点点，用用铅铅笔笔靠靠着着线线的的左左

22、侧侧水水平平向向右右匀匀速速移移动动，运运动动中中始始终终保保持悬线竖直，则橡皮运动的速度持悬线竖直，则橡皮运动的速度()A大小和方向均不变大小和方向均不变 B大小不变，方向改变大小不变，方向改变C大小改变，方向不变大小改变，方向不变 D大小和方向均改变大小和方向均改变解解析析：设设铅铅笔笔的的速速度度为为v v，如如图图所所示示橡橡皮皮的的速速度度分分解解成成水水平平方方向向的的v v1和和竖竖直直方方向向的的v v2.因因该该过过程程中中悬悬线线始始终终竖竖直直，故故橡橡皮皮水水平平方方向向的的速速度度与与铅铅笔笔移移动动速速度度相相同同，即即v v1v v.因因铅铅笔笔靠靠着着线线的的左

23、左侧侧水水平平向向右右移移动动，故故悬悬线线竖竖直直方方向向长长度度减减小小的的速速度度大大小小与与铅铅笔笔移移动动速速度度的的大大小小相相等等，则则橡橡皮皮竖竖直直方方向向速速度度的的大大小小也也与与铅铅笔笔移移动动速速度度的的大大小小相相等等，即即v v2v v.又又因因v v1、v v2的的大大小小、方方向向都都不不变变，故故合合速速度度(即即橡橡皮皮运运动动的的速速度度)大大小、方向都不变，选项小、方向都不变，选项A正确正确答案：答案：A点点评评：本本题题考考查查了了运运动动的的分分解解，主主要要考考查查学学生生的的理理解能力和推理能力解能力和推理能力(2011福福建建师师大大附附中中

24、高高一一检检测测)如如图图甲甲所所示示，在在长长约约80cm100cm一一端端封封闭闭的的玻玻璃璃管管中中注注满满清清水水，水水中中放放一一个个用用红红蜡蜡做做成成的的小小圆圆柱柱体体(小小圆圆柱柱体体恰恰能能在在水水中中匀匀速速上上浮浮)，将将玻玻璃璃管管的的开开口口端端用用胶胶塞塞塞塞紧紧然然后后将将玻玻璃璃管管竖竖直直倒倒置置，在在红红蜡蜡块块匀匀速速上上浮浮的的同同时时使使玻玻璃璃管管紧紧贴贴黑黑板板面面水水平平向向右右匀匀加加速速移移动动，在在正正对对黑黑板板面面将将看看到到红红蜡蜡块块相相对对于于黑黑板板面面的的移移动动轨轨迹迹可可能能是是下图中的下图中的()答案：答案：C如如图图

25、所所示示，抛抛出出的的石石子子做做抛抛体体运运动动，试试在在图图中中画画出出石石子子沿沿这这条条曲曲线线运运动动时时在在A、B、C、D各各点点的的速速度度方方向向和和所所受力的示意图受力的示意图解解析析：图图中中虚虚线线即即是是该该抛抛体体运运动动的的轨轨迹迹，由由于于做做曲曲线线运运动动的的物物体体速速度度沿沿曲曲线线的的切切线线方方向向，则则可可作作出出各各点点的的速速度度方方向向，而而各各点点所所受受重重力力始始终终是是竖竖直直向向下下的的，则则可可作作出出各各点点所所受重力方向如图所示受重力方向如图所示点点评评：由由图图所所示示，该该抛抛体体运运动动之之所所以以做做曲曲线线运运动动，是

26、是由由于于物物体体的的速速度度方方向向始始终终和和物物体体所所受受的的重重力力有有一一夹夹角角，重重力此时不仅改变石子速度的大小，而且改变速度的方向力此时不仅改变石子速度的大小，而且改变速度的方向 链链球球运运动动员员用用链链子子拉拉着着铁铁球球做做速速度度逐逐渐渐增增大大的的曲曲线线运运动动，在在此此过过程程中中，运运动动员员的的手手和和链链球球的的运运动动轨轨迹迹都都可可以以近近似似为为圆圆，关关于于手手和和球球的的位位置置关关系系，下下面面四四幅幅图图中中正正确确的的是是()答案：答案：A解解析析：链链球球做做速速率率增增大大的的曲曲线线运运动动，因因此此合合力力沿沿切切线线方方向向的的

27、分分量量与与速速度度方方向向相相同同，拉拉力力应应与与速速度度成成锐锐角角，并并且且链球运动半径大于手的运动半径，故选项链球运动半径大于手的运动半径，故选项A正确正确.一一些些极极速速运运动动比比赛赛项项目目中中，如如摩摩托托车车比比赛赛、冰冰上上速速滑滑比比赛赛(如如图图所所示示)运运动动员员在在转转弯弯时时，身身体体都都要要倾倾斜斜，注注意意观察一下运动员身体向哪侧倾斜？他们为何这样做？观察一下运动员身体向哪侧倾斜？他们为何这样做？解解析析：运运动动员员的的身身体体向向弯弯道道弯弯曲曲的的方方向向倾倾斜斜，这这是是由由于于运运动动员员在在水水平平面面内内做做曲曲线线运运动动，运运动动员员必

28、必定定受受到到一一个个水水平平方方向向且且指指向向弯弯道道内内侧侧的的外外力力当当运运动动员员向向弯弯道道内内侧侧倾倾斜斜时时，就就有有一一个个向向外外侧侧滑滑动动的的趋趋势势，所所以以运运动动员员就就受受到到一一个个地地面面的的静静摩摩擦擦力力，方方向向指指向向弯弯道道的的内内侧侧，在在这这个个力力的的作作用用下下，运运动动方向不断发生变化方向不断发生变化飞飞机机现现已已广广泛泛应应用用于于突突发发性性灾灾难难的的救救援援工工作作下下图图中中显显示示了了交交通通部部上上海海海海上上救救助助飞飞行行队队将将一一名名在在海海上上身身受受重重伤伤、生生命命垂垂危危的的渔渔民民接接到到岸岸上上的的情情景景为为了了达达到到最最快快速速的的救救援援效效果果，如如图图所所示示，飞飞机机常常常常一一边边匀匀速速收收拢拢绳绳提提升升伤伤员员，一一边边沿沿着水平方向匀速飞向岸边着水平方向匀速飞向岸边(1)从从运运动动合合成成的的观观点点来来看看，在在此此情情景景中中伤伤员员同同时时参参与了哪两个运动？与了哪两个运动？(2)伤员的哪个运动是合运动，哪个运动是分运动？伤员的哪个运动是合运动，哪个运动是分运动？(3)如如果果已已知知飞飞机机匀匀速速飞飞行行的的速速度度为为v v1，收收拢拢缆缆绳绳的的速度保持为速度保持为v v2，那么伤员的运动轨迹是怎样的？，那么伤员的运动轨迹是怎样的？