5.1 曲线运动课件(共26张PPT) 人教版(2019)高中物理必修二

资源下载
  1. 二一教育资源

5.1 曲线运动课件(共26张PPT) 人教版(2019)高中物理必修二

资源简介

(共26张PPT)
1.1曲线运动
  截止到目前为止,我们只研究了物体沿一条直线的运动。事实上,自然界中很多运动的轨迹并不是直线,而是曲线。篮球比赛中,运动员奋力投篮,篮球在空中划过一条弧线进入篮筐。亿万年来地球在接近圆形的轨道上,围绕太阳不停地运转。
  同学们一定还能列举出更多的物体沿曲线轨迹运动的例子,比如:旋转木马、过山车...甚至我们走路时拐一个弯。我们把运动轨迹是曲线的运动称为曲线运动。
从这一章开始我们研究曲线运动
生活中的曲线运动
嫦娥四号在月球背面软着陆
一、曲线运动的速度方向
物体做直线运动时,速度方向与运动的轨迹一致,同学们不妨猜想一下,物体作曲线运动时,速度方向又是怎样的呢?
同学们或许会猜想:速度方向与位移方向一致,由起点指向终点。亦或是与曲线轨迹一致,是弯曲的。亦或是沿曲线的切线方向。亦或是...但不论你做如何的猜想,请注意,速度是矢量,在每一个瞬间的方向是唯一确定的。
需要说明的是:这里的速度指的是曲线运动的瞬时速度。
在水平桌面上放一张白纸,白纸上摆一条由几段稍短的弧形轨道组合而成的弯道。使表面沾有红色印泥的钢球以一定的初速度从弯道的C端滚入,钢球从出球在A、B点的运动方向。离开后会在白纸上留下一条运动的痕迹,白纸上的印迹与轨道(曲线)有什么关系?
演示
A
B
C
我们可以通过一个小实验,来体会做曲线运动物体的速度方向:
在细线的一端拴上一小块橡皮,抓住细线的另一端,轮动橡皮,使它沿圆周轨迹运动,如果突然放手,橡皮会飞出,我们发现,在不同的瞬间放手,橡皮飞出的线路也是不同的,这一现象说明了什么呢?
一切物体都具有惯性,松手后,橡皮将沿原来的速度方向继续运动一小段距离,由此反推回去,可知:松手的瞬间橡皮的速度方向也是各不相同的。可见,曲线运动的速度方向是不断改变的。
所以曲线运动是变速运动
由于位移方向由起点指向终点,一个过程的位移方向是一定的,而曲线运动的速度方向是不断改变的。所以速度方向不可能是位移方向,当然也不可能是弯曲的。
我们不妨引入切线的概念,研究这一问题。
虽然,速度方向不可能是弯曲的,但仔细观察橡皮的飞出路线,又似乎觉得速度方向与曲线轨迹之间有着某种联系。这是一种怎样的联系呢?
A
B
对于切线,我们并不陌生,在数学中我们学过圆的切线。那么其它曲线的切线又是指什么呢?
右图中是一段曲线,A、B为曲线上的两个点,图中的黄点表示B点向A点靠近的轨迹。
当B点向A点靠近时,割线的位置和方向不断变化,当B点无限靠近A点时,这条割线就叫做曲线在A点的切线。
过A、B作一条直线,叫做曲线的割线。
A
B
P
P
P
P
P
C
D
E
F
P
vA
物体越靠近A点,从物体所在位置,到A点的平均速度方向,就越接近过A点的切线方向。当物体无限靠近A点时,平均速度等于物体在A点的瞬时速度,方向沿过A点曲线轨迹的切线方向。
如果质点P沿曲线从B点向A点运动
B、A连线方向就是物体位移方向,也是平均速度方向。
明确了曲线的切线概念,我们再来看曲线运动的速度方向
vC
vB
vD
vA
vF
vE
结论:曲线运动中,物体在某一点的速度方向,沿曲线轨迹在这一点的切线方向。
例如,质点沿曲线从B点向A点运动,经过B、C、D、E、F、A各点的速度方向都沿曲线轨迹在该点的切线方向。
B
C
A
D
E
F
既然曲线运动都是变速运动,做曲线运动的物体一定受到合外力的作用。
二、物体做曲线运动的条件
物体受到怎样的合外力才能做曲线运动呢?
因为力是改变物体运动状态(速度的大小与方向)的原因。
当速度与合力的方向一致时,根据牛二律可知:加速度方向与速度方向一致,物体做加速直线运动。
当速度与合力的方向相反时,根据牛二律可知:加速度方向与速度方向相反,物体做减速直线运动。
我们不妨回顾一下合外力对物体运动的影响。
怎样的力能使物体拐弯呢?
当我们水平抛出一个物体时,会发现物体沿着一条向下弯曲的轨迹做曲线运动,这是由于物体受到了重力的作用,可是,重力作用下物体不一定做曲线运动,如果我们竖直向下抛出物体,物体做加速直线运动。
物体在各点的速度方向与重力方向
如果我们仔细分析刚才的抛体运动会发现一个现象!?
mg
v1
mg
v2
mg
v3
不在一条直线上。
观察钢球的运动轨迹
实验器材:
钢球、磁铁、带有斜槽的桌面。
实验步骤:
(1)让钢球从斜槽上沿直线下滑,在水平面上做直线运动。
(2)在钢球运动路线的正前方或旁边放一块磁铁观察钢球的运动。
实验操作
物体做曲线运动的条件是:物体受所合外力力方向与速度方向不在同一条直线上。
这句话的含义是:一切做曲线运动的物体必须具备三个条件。
(1)物体合外力不为零。
(2)物体具有速度。
(3)速度与合外力不在一条直线上。
结论:
物体做曲线运动时,速度与曲线轨迹相切,合外力指向曲线轨迹的内侧
v
F合
通过前面的学习,你能说出,曲线运动中,曲线轨迹与速度方向以及合外力方向有怎样的关系呢?
思考题:
速度与合力的夹角的关系
分类 速度和合力的夹角θ 运动性质 力的作用效果
直线运动
曲线运动
θ=0°
θ=180°
0°<θ<90°
90°<θ<180°
θ=90°
减速曲线运动
加速曲线运动
加速直线运动
减速直线运动
只改变速度的大小,不改变速度的方向
既改变速度的大小,又改变速度的方向
只改变速度的方向,不改变速度的大小
速度大小不变的曲线运动
知识拓展
直线运动 曲线运动
F(或a)跟v在一条直线上
F(或a)跟v不在一条直线上
a恒定
a变化
a恒定
a变化
匀变速直线运动
变加速直线运动
匀变速曲线运动
变加速曲线运动
直线运动和曲线运动以及匀变速和变加速运动的判定
判断直线还是曲线运动关键看a与v是否同一直线;判断匀变速还是变加速关键看a是否恒定。
课堂练习
关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A.曲线运动的加速度可能为零。
B.曲线运动的速度方向与位移方向一致。
C.一切曲线运动都是变速运动
D.做曲线运动的物体受到的合力一定变化。
C
(1)做曲线运动的物体,速度可能不变。 ( )
(2)曲线运动一定是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动(  )
(3)物体的速度不断改变,它一定做曲线运动。 (  )
(4)做曲线运动物体的位移大小可能与路程相等。 (  )
(5)做曲线运动物体的合力一定是恒力。 (  )
(6)做曲线运动的物体一定有加速度。 (  )
×

×
×
×

课堂练习
课堂练习
(多选)一质点做匀速直线运动,现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则( )
A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D.质点单位时间内速率的变化量总是不变
BC
【解析】本题由速度方向与所施加的恒力方向的不确定性,可得质点有做匀加速、匀减速等运动的可能,但可以确定的是质点一定做匀变速运动,若质点的速度方向与该恒力方向不在一条直线上,质点做匀变速曲线运动,速度方向时刻变化,A错误;若合力的方向始终垂直速度方向,由于速度方向时刻变化,则合力方向时刻在变,本题质点所受合力为恒力,方向恒定,B正确;根据牛顿第二定律知,加速度的方向即为合力的方向,C正确 速率的变化量是速率作差得到的,为标量,单位时间内的变化量不恒定,D错误。【答案】 BC
课堂练习
一个质点受到两个互成锐角的力F1和F2的作用,由静止开始运动,若运动中保持两个力的方向不变,但F1突然增大 F,则质点此后( )
A.一定做匀变速曲线运动
B.可能做匀速直线运动
C.可能做变加速曲线运动
D.一定做匀变速直线运动
A
课堂练习
关于物体的受力和运动,下列说法正确的是( )
A.物体在不垂直于速度方向的合力作用下,速度大小可能一直不变
B.物体做曲线运动时,某点的加速度方向就是通过这一点的轨迹曲线的切线方向
C.物体受到变化的合力作用时,它的速度大小一定改变
D.做曲线运动的物体,一定受到与速度不在同一直线上的合外力作用
D

展开更多......

收起↑

资源预览