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2018学年高中物理必修2导学案：第五章第1讲曲线运动含解析

发布时间：2019-03-10 07:20:22 来源：文档文库

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第1讲　曲线运动

[目标定位]　1.会确定曲线运动的速度方向，知道曲线运动是一种变速运动.2.知道物体做曲线运动的条件，会判断做曲线运动的物体所受合外力的大致方向.3.通过蜡块运动的探究过程，掌握运动合成与分解的方法．

一、曲线运动的位移

1．坐标系的选择：研究物体在同一平面内做曲线运动时，应选择__________坐标系．

2．位移的描述：在平面直角坐标系中，物体运动到某点时，其位移可用它在________方向的分矢量来表示，而分矢量可用该点的______表示．

二、曲线运动的速度

1．速度的方向：质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的__________．

2．运动性质：做曲线运动的质点的速度______时刻发生变化，即速度时刻发生变化，因此曲线运动一定是________运动．

3．速度的描述：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1，两个分速度vx、vy与速度v的关系是：vx＝__________，vy＝__________.

图1

三、运动描述的实例

1．蜡块的位置：如图2所示，蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为vy，玻璃管向右匀速移动的速度设为vx，从蜡块开始运动的时刻计时，在某时刻t，蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示x＝________________，y＝______________.

图2

2．蜡块的速度：速度的大小v＝______________，速度的方向满足tan θ＝__________.

3．蜡块运动的轨迹：y＝__________，是一条__________．

想一想　水平速度增大时，蜡块上升到顶的时间会变短吗？

四、物体做曲线运动的条件

当物体所受合力的方向与它的速度方向______________时，物体做曲线运动．

想一想　有人说：“物体一定在变力作用下才能做曲线运动，受恒力不可能做曲线运动”，这种说法对吗？为什么？

一、对曲线运动的理解

1．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，速度的方向时刻发生变化．

2．曲线运动的性质：速度是矢量，由于速度方向时刻在变化，所以曲线运动一定是变速运动．

注意：曲线运动是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动．

例1　下列说法中正确的是(　　)

A．物体保持速率不变沿曲线运动，其加速度为0

B．曲线运动一定是变速运动

C．变速运动一定是曲线运动

D．物体沿曲线运动一定有加速度，且加速度一定变化

二、对曲线运动条件的理解

1．物体做曲线运动的条件

(1)动力学条件：合力方向与物体的速度方向不在同一直线上．

(2)运动学条件：加速度方向与速度方向不在同一直线上．

2．无力不拐弯，拐弯必有力．曲线运动的轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间，而且向合力的方向弯曲，即合力指向轨迹的凹侧．(如图3所示，为水平抛出的物体的受力和速度方向)

图3

3．曲线运动的分类及受力特点

(1)匀变速曲线运动：物体受恒力作用

(2)变加速曲线运动：物体受变力作用

4．物体的受力与运动性质

例2　一物体在xOy直角坐标平面内运动的轨迹如图4所示，其中初速度方向沿虚线方向，下列判断正确的是(　　)

图4

A．物体可能受沿x轴正方向的恒力作用

B．物体可能受沿y轴负方向的恒力作用

C．物体可能受沿虚线方向的恒力作用

D．物体不可能受恒力作用

例3　关于曲线运动，下列说法正确的是(　　)

A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动

B．物体在变力作用下一定做曲线运动

C．做曲线运动的物体，其速度大小一定变化

D．加速度(不为0)不变的运动可能是曲线运动

三、运动的合成与分解

1．合运动与分运动

(1)如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就是合运动，参与的几个运动就是分运动．

(2)运动的合成与分解：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．

(3)运动的合成与分解：运动的合成和分解包括位移、速度和加速度．矢量的合成和分解遵循的法则：平行四边形定则(或三角形定则)．

2．合运动与分运动的关系

(1)等效性：各分运动的共同效果与合运动的效果相同；

(2)等时性：各分运动与合运动同时发生和结束，时间相同；

(3)独立性：各分运动之间互不相干，彼此独立，互不影响．

例4　竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个蜡块能在水中以0.1 m/s的速度匀速上浮．在蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平匀速向右运动，测得蜡块实际运动方向与水平方向成30°角，如图5所示．若玻璃管的长度为1.0 m，在蜡块从底端上升到顶端的过程中，玻璃管水平方向的移动速度和水平运动的距离为(　　)

图5

A．0.1 m/s,1.73 m

B．0.173 m/s,1.0 m

C．0.173 m/s,1.73 m

D．0.1 m/s,1.0 m

对曲线运动的理解

1．关于曲线运动的速度，下列说法正确的是(　　)

A．速度的大小与方向都在时刻变化

B．速度的大小不断发生变化，速度的方向不一定发生变化

C．速度的方向不断发生变化，速度的大小不一定发生变化

D．质点在某一点的速度方向是在曲线的这一点的切线方向

对曲线运动条件的理解

2．质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态，若突然撤去F1，保持其他力不变，则质点(　　)

A．一定做匀变速运动 B．一定做直线运动

C．一定做非匀变速运动 D．可能做曲线运动

3．如图所示的质点运动轨迹中，可能的是(　　)

运动的合成与分解

4．如图6甲所示，在一端封闭、长约1 m的玻璃管内注满清水，水中放一个蜡烛做的蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧，然后将这个玻璃管倒置，在蜡块沿玻璃管上升的同时，将玻璃管水平向右移动．假设从某时刻开始计时，蜡块在玻璃管内每1 s上升的距离都是10 cm，玻璃管向右匀加速平移，每1 s通过的水平位移依次是2.5 cm、7.5 cm、12.5 cm、17.5 cm.图乙中，y表示蜡块竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t＝0时蜡块位于坐标原点．

图6

(1)请在图乙中画出蜡块4 s内的轨迹；

(2)求出玻璃管向右平移的加速度；

(3)求t＝2 s时蜡块速度v的大小及方向．

答案精析

第五章　曲线运动

第1讲　曲线运动

预习导学

一、1.平面直角

2．坐标轴　坐标

二、1.切线方向

2．方向　变速

3．vcos θ　vsin θ

三、1.vx t　vy t

2. word/media/image17.gif　 word/media/image18.gif

3. word/media/image18.gif x　过原点的直线

想一想　不会．水平速度和竖直速度彼此是独立的，水平速度增大时，竖直速度不变．

四、不在同一直线上

想一想　不对．物体做曲线运动还是直线运动，不是看物体是否受恒力，而是只看合外力的方向与速度方向的关系，只要两者方向不在同一条直线上，物体就做曲线运动．

课堂讲义

例1　B　[曲线运动的速度方向时刻变化，是变速运动，故加速度一定不为0，故B选项正确，A选项错误；直线运动中速度大小变化仍是变速运动，C选项错误；物体做曲线运动，一定有加速度，但不一定变化，D选项错误．]

例2　AB　[根据物体做曲线运动的条件可知A、B两项都正确．]

例3　D　[物体做曲线运动的条件是合外力方向与速度方向不在同一直线上，而不一定是恒力或变力；做曲线运动的物体速度方向变化，但速度大小和加速度不一定变化．]

例4　C　[设蜡块沿玻璃管匀速上升的速度为v1，位移为x1，蜡块随玻璃管水平向右移动的速度为v2，位移为x2，如图所示，v2＝word/media/image20.gif＝word/media/image21.gifm/s≈0.173 m/s.蜡块沿玻璃管匀速上升的时间t＝word/media/image22.gif＝word/media/image23.gifs＝10 s．由于合运动与分运动具有等时性，故玻璃管水平移动的时间为10 s．水平运动的距离x2＝v2t＝0.173×10 m＝1.73 m，故选项C正确．]word/media/image19.gif

对点练习

1．CD

2．AD　[质点在恒力作用下产生恒定的加速度，加速度恒定的运动一定是匀变速运动．由题意可知，当突然撤去F1时，质点受到的合力大小等于F1的大小，方向与F1相反，故选项A正确，选项C错误；在撤去F1之前，质点保持平衡，有两种可能：一是质点处于静止状态，则撤去F1后，质点做匀变速直线运动；二是质点处于匀速直线运动状态，则撤去F1后，质点可能做直线运动(条件是：F1的方向和速度方向在同一条直线上)，也可能做曲线运动(条件是：F1的方向和速度方向不在同一条直线上)，故选项B错误，选项D正确．]