第1節(jié)曲線運(yùn)動第五章拋體運(yùn)動物理新知導(dǎo)入生活中的曲線運(yùn)動曲線的美1．通過建立曲線運(yùn)動的軌跡模型,知道曲線運(yùn)動的瞬時(shí)速度方向，理解曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動。2．通過運(yùn)用數(shù)學(xué)極限思想，進(jìn)一步理解瞬時(shí)速度的方向，能在軌跡圖上畫出任意點(diǎn)的速度方向。3．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究體驗(yàn)，知道物體做曲線運(yùn)動的條件，進(jìn)一步理解運(yùn)動與相互作用的觀念。學(xué)習(xí)目標(biāo)①學(xué)生演示“投擲飛鏢命中靶盤實(shí)驗(yàn)”。②展示視頻“學(xué)生罰足球任意球”。新知講解1.實(shí)驗(yàn)中飛鏢和足球的運(yùn)動軌跡跟必修一中學(xué)習(xí)的物體的運(yùn)動軌跡有什么不同?2.你確定看清物體運(yùn)動軌跡是彎曲的嗎?3.物理知識、規(guī)律不是憑空猜想或假設(shè)的，需要正確的證據(jù)支撐，有沒有更好的辦法證明物體的運(yùn)動軌跡是曲線呢？對于物理問題，就是要通過觀察,經(jīng)過思考，首先提出自己的猜測,然后確定好方法來進(jìn)行求證,這是我們研究物理問題的基本方法。新知講解曲線運(yùn)動軌跡是彎曲的,速度方向是變化的,那么我們怎么確定物體運(yùn)動到某個(gè)位置時(shí)的速度方向呢？[學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)]新知講解如圖，在水平桌面上放一張白紙，白紙上擺一條由幾段稍短的弧形軌道組合而成的彎道。使表面沾有紅色印泥的鋼球以一定的初速度從彎道的C端滾入，鋼球從出口A離開后會在白紙上留下一條運(yùn)動的痕跡，它記錄了鋼球在A點(diǎn)的運(yùn)動方向。拆去一段軌道，出口改在B。用同樣的方法可以記錄鋼球在B點(diǎn)的運(yùn)動方向，重復(fù)幾次前面的操作，觀察白紙上的印跡與軌道（曲線）有什么關(guān)系。鋼球離開軌道時(shí)速度的方向新知講解小球軌跡上那一點(diǎn)的速度方向,就是該點(diǎn)的切線方向。新知講解通過前面的討論研究，我們已經(jīng)知道曲線運(yùn)動的速度方向就是該點(diǎn)的切線方向,那么利用數(shù)學(xué)知識，能不能從理論上推理證明呢?[科學(xué)推理與論證]新知講解當(dāng)B點(diǎn)非常接近A點(diǎn)時(shí)，這條割線就叫作曲線在A點(diǎn)的切線。質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時(shí)刻）的速度方向，沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。一、曲線運(yùn)動的速度方向曲線的切線思考與討論新知講解【問題1】曲線運(yùn)動中，物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生了變化嗎？速度是矢量，有大小和方向。大小和方向中任何一個(gè)變化了，速度均發(fā)生了變化。物體做曲線運(yùn)動時(shí)，速度的方向在不斷變化，所以曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動，運(yùn)動狀態(tài)在不斷變化?！締栴}2】曲線運(yùn)動有加速度嗎？只要速度有改變，即△v≠0，就一定具有加速度。新知講解二、曲線運(yùn)動的特點(diǎn)1.曲線運(yùn)動的軌跡是曲線；2.曲線運(yùn)動的運(yùn)動方向時(shí)刻在改變；3.曲線運(yùn)動是變速運(yùn)動，一定具有加速度，合力不為零新知講解一個(gè)在水平面上做直線運(yùn)動的鋼球，從旁邊給它一個(gè)力，例如在鋼球運(yùn)動路線的旁邊放一塊磁體，觀察鋼球的運(yùn)動。演示實(shí)驗(yàn)新知講解思考：大家結(jié)合自己得到的畫面思考物體做曲線運(yùn)動應(yīng)該滿足什么條件?如果物體的初速度和力不在一條直線上,物體就做曲線運(yùn)動,這就是物體做曲線運(yùn)動的條件;當(dāng)物體的初速度和力在一條直線上時(shí),物體就做直線運(yùn)動。三、曲線運(yùn)動的條件新知講解三、曲線運(yùn)動的條件1.力學(xué)條件:當(dāng)運(yùn)動物體所受合力方向與它的速度方向不在同一直線上時(shí)，物體就做曲線運(yùn)動。2.運(yùn)動學(xué)條件:做曲線運(yùn)動的物體的加速度方向與它的速度方向不在同一直線上。1.F合或a跟v在同一直線上F合或a恒定→勻變速直線運(yùn)動F合或a變化→變加速直線運(yùn)動2.F合或a跟v不在同一直線上F合或a恒定→勻變速曲線運(yùn)動F合或a變化→變加速曲線運(yùn)動曲線運(yùn)動直線運(yùn)動說明：判斷直線還是曲線運(yùn)動關(guān)鍵看a與v是否共線；判斷勻變速還是變加速關(guān)鍵看a是否恒定。F合、a、v三者關(guān)系新知講解曲線運(yùn)動的規(guī)律做曲線運(yùn)動的物體運(yùn)動軌跡、速度方向與其所受合力方向三者位置關(guān)系如何？物體運(yùn)動軌跡夾在速度方向和合力方向之間做曲線運(yùn)動的物體所受合力指向運(yùn)動軌跡凹的一側(cè)新知講解典例探究【例題1】

下圖是一質(zhì)點(diǎn)由A運(yùn)動到C的軌跡曲線,畫出質(zhì)點(diǎn)在A、B、C三點(diǎn)的速度方向。

例題解答:如圖所示在第23屆冬奧會閉幕式上“北京八分鐘”的表演中,輪滑演員在舞臺上滑出漂亮的曲線軌跡(如圖所示)。在此過程中輪滑演員的(

)A.速度始終保持不變B.運(yùn)動狀態(tài)始終保持不變C.速度方向沿曲線上各點(diǎn)的切線方向D.所受合力方向始終與速度方向一致

【變式訓(xùn)練1】C典例探究【例題2】

在越野賽車時(shí),一輛賽車在水平公路上減速轉(zhuǎn)彎,從俯視圖中可以看到賽車沿曲線由M向N行駛。下圖中分別畫出了賽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力F的四種方向,正確的是(

)例題分析:賽車做曲線運(yùn)動,受到的合力應(yīng)該指向運(yùn)動軌跡彎曲的內(nèi)側(cè),由于賽車是從M向N運(yùn)動的,并且速度在減小,所以合力與賽車的速度方向的夾角要大于90°,C項(xiàng)正確。C

小鋼球以初速度v0在光滑水平面上運(yùn)動,后受到磁極的側(cè)向作用力而做曲線運(yùn)動,從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn),如圖所示,過軌跡上M、N兩點(diǎn)的切線劃分了四個(gè)區(qū)域,由此可知,磁體可能處在哪個(gè)區(qū)域(

)A.①區(qū) B.③區(qū)C.②或④區(qū) D.均不可能【變式訓(xùn)練2】D評價(jià)反饋1.做曲線運(yùn)動的物體,在運(yùn)動過程中,一定變化的物理量是(

)A.速率

B.速度

C.加速度

D.合力2.如圖所示,虛線為一架殲-15戰(zhàn)斗機(jī)飛過天安門上空時(shí)的一段軌跡,P是軌跡上的一點(diǎn)。四位同學(xué)分別畫出了帶有箭頭的線段甲、乙、丙、丁來描述飛機(jī)經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)的速度方向,其中描述最準(zhǔn)確的是(

)A.甲B.乙C.丙D.丁BC評價(jià)反饋3.(多選)關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動,下列描述中正確的是(

)A.做曲線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn),瞬時(shí)速度的方向在曲線的切線方向上B.質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動時(shí)受到的合力一定是變力C.質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動時(shí)所受合力的方向與速度方向一定不在同一直線上D.質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動時(shí)速度的大小一定是時(shí)刻在變化的AC評價(jià)反饋4.一質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動,在運(yùn)動的某一位置,它的速度方向、加速度方向以及所受合力的方向之間的關(guān)系是(

)A.速度、加速度、合力的方向有可能都相同B.加速度方向與合力的方向一定相同C.加速度方向與速度方向一定相同D.速度方向與合力方向可能相同,也可能不同