第五章曲線運(yùn)動(dòng)5.1曲線運(yùn)動(dòng)目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

當(dāng)堂小練

1.通過(guò)觀察生活中的曲線運(yùn)動(dòng)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,知道做曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某點(diǎn)的速度方向沿曲線在該點(diǎn)的切線方向,發(fā)展對(duì)速度矢量性的認(rèn)識(shí),從而知道曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。培養(yǎng)觀察能力和分析總結(jié)能力,體會(huì)用極限思想從理論角度分析曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向.2.通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行科學(xué)推理,得出物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件,會(huì)根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡判斷做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受合力或加速度的大致方向,深化對(duì)力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí).學(xué)習(xí)目標(biāo)觀察下列物體的運(yùn)動(dòng)情況，想想按照軌跡可將運(yùn)動(dòng)分為幾類？①50米短跑②汽車在平直公路上行駛③衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)軌跡④籃球的運(yùn)動(dòng)軌跡直線曲線新課引入

直線運(yùn)動(dòng)與曲線運(yùn)動(dòng)的概念我們可以將運(yùn)動(dòng)按運(yùn)動(dòng)軌跡分為兩類：運(yùn)動(dòng)軌跡是直線的，我們把它稱為直線運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線的，我們把它稱為曲線運(yùn)動(dòng)。

提出問(wèn)題到目前為止，我們只研究了物體沿著一條直線的運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，自然界中的曲線運(yùn)動(dòng)是很常見(jiàn)的。運(yùn)動(dòng)員奮力投球，籃球沿著一條優(yōu)美的弧線進(jìn)入籃筐；億萬(wàn)年來(lái)地球在接近圓形的軌道上繞太陽(yáng)時(shí)刻不停地公轉(zhuǎn)。拋出的籃球、公轉(zhuǎn)的地球，它們運(yùn)動(dòng)的都是曲線運(yùn)動(dòng)。我們?cè)鯓友芯壳€運(yùn)動(dòng)呢？我的疑惑！物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件02新課講解曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向01一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向觀察視頻，你能不能說(shuō)清楚：砂輪打磨下來(lái)的熾熱微粒沿著什么方向運(yùn)動(dòng)？視頻：砂輪打磨下來(lái)的熾熱微粒的運(yùn)動(dòng)方向一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向從以上視頻中我們可以得出什么猜想？猜想：曲線運(yùn)動(dòng)物體在某點(diǎn)的速度方向沿曲線在該點(diǎn)的切線方向。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：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，鋼球從出球在A、B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。離開(kāi)后會(huì)在白紙上留下一條運(yùn)動(dòng)的痕跡，白紙上的印跡與軌道(曲線)有什么關(guān)系？結(jié)論：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)(或某一時(shí)刻)速度方向,沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向1.曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向：質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)(或某一時(shí)刻)速度方向,沿曲線在這一點(diǎn)的切線方向。做一做，想一想：找出以下運(yùn)動(dòng)軌跡上A、B、C三點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，思考運(yùn)動(dòng)方向是否一樣，你能得出什么結(jié)論？ABC結(jié)論：曲線運(yùn)動(dòng)上每一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向都不一樣！一、曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向2.曲線運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)：

速度是矢量,既有大小,又有方向.質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng),速度的方向時(shí)刻發(fā)生變化,因此曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。拓展：認(rèn)識(shí)變速運(yùn)動(dòng)變速運(yùn)動(dòng)勻變速運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件牛頓第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),直到受到其它物體的作用力迫使它改變這種狀態(tài)為止。您還記得牛頓第一定律的內(nèi)容是什么嗎?曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)的加速度不為零曲線運(yùn)動(dòng)所受合外力不為零物體如何才能做曲線運(yùn)動(dòng)？二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件觀看視頻，總結(jié)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件：(1)動(dòng)力學(xué)條件

合力的方向與速度方向不在同一條直線上.這包含三個(gè)方面的內(nèi)容:

①初速度不為0;②合力不為0;③合力與速度方向不共線。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件

加速度的方向與速度方向不在同一條直線上.二、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件2.曲線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：曲線運(yùn)動(dòng)中物體的軌跡一定處于速度方向和所受合力方向之間，并且合力一定指向軌跡凹側(cè)。AvF

3.速度與合力夾角的關(guān)系：合力方向與速度方向的夾角為銳角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng),速率越來(lái)越大;合力方向與速度方向的夾角為直角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng),速率不變;合力方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng),速率越來(lái)越小。曲線運(yùn)動(dòng)速度方向曲線運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)曲線運(yùn)動(dòng)的條件曲線運(yùn)動(dòng)的速度曲線運(yùn)動(dòng)的條件曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)曲線合力和速度夾角關(guān)系課堂小結(jié)1.如圖,籃球沿優(yōu)美的弧線穿過(guò)籃筐,圖中能正確表示籃球在相應(yīng)點(diǎn)速度方向的是 (

)A.v1

B.v2

C.v3

D.v4C【解析】依據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)特征可知:物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),任意時(shí)刻的速度方向是曲線上該點(diǎn)的切線方向,所以圖中能正確表示籃球在相應(yīng)點(diǎn)速度方向的只有v3,故C項(xiàng)正確。當(dāng)堂小練2.如圖所示，物體沿曲線由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)，關(guān)于物體在ab段的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（

）A.物體的速度可能不變B.物體的加速度可能為零DC.a點(diǎn)的速度方向由a指向bD.該運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)【解析】做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻改變，即使速度大小不變，速度方向也在不斷發(fā)生變化，故速度一直在變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度在變化，加速度必定不為零，B項(xiàng)錯(cuò)誤；a點(diǎn)的速度方向沿a點(diǎn)的切線方向，C項(xiàng)錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動(dòng)的物體一定是變速運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)正確.D3、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件是（）A.物體所受合外力為恒力B.物體所受合外力為變力C.物體所受合外力的方向與速度的方向不在同一條直線上D.物體所受合外力的方向與加速度的方向不在同一條直線上【解析】A、B錯(cuò)，C對(duì)：當(dāng)合外力的方向與速度方向不在同一條直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)，合外力可以是恒力，也可以是變力。D錯(cuò)：由牛頓第二定律可知合外力的方向與加速度的方向始終相同。C4.(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的物體在四個(gè)共點(diǎn)力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度方向與力F1、F3的方向恰好在同一直線上，則下列說(shuō)法正確的是()A.若只撤去F1，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.若只撤去F3，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.若只撤去F2，物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D.若只撤去F4，物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)【解析】平衡狀態(tài)下的物體撤去哪個(gè)力，合力就沿著撤去的力的反方向，合力方向與速度方向的夾角為銳角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng),速率越來(lái)越大;合力方向與速度方向的夾角為直角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng),速率不變;合力方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng),速率越來(lái)越小。AC5.一質(zhì)點(diǎn)在光滑水平面上以速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)突然受到一個(gè)與v0在同一水平面的恒力F的作用，圖中a、b、c、d表示質(zhì)點(diǎn)此后的一小段運(yùn)動(dòng)軌跡，其中不正確的是（）A

B

C

D【解析】質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力F一定指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹側(cè)，軌跡趨于力的方向，但與恒力F的方向不會(huì)平行，也不會(huì)相交。

C

探究一曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與特點(diǎn)情境導(dǎo)引下面兩幅圖片分別為拋出的籃球和過(guò)山車的運(yùn)動(dòng)情況。請(qǐng)思考:(1)如何確定它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一位置的速度方向?(2)它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度恒定嗎?要點(diǎn)提示

(1)某一位置的速度方向?yàn)檫@一位置軌跡的切線方向。(2)它們做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小或許不變,速度方向時(shí)刻發(fā)生改變,故其速度不恒定。知識(shí)歸納1.曲線運(yùn)動(dòng)的速度(1)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(某一位置)速度的方向與這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在位置處的切線方向一致,故其速度的方向時(shí)刻改變。(2)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)方向不斷變化,即速度方向一定變化,但速度的大小不一定變化。2.曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及分類(1)性質(zhì):速度是矢量,由于速度方向時(shí)刻在發(fā)生變化,所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。(2)分類畫(huà)龍點(diǎn)睛

曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng),如勻變速直線運(yùn)動(dòng)。遷移應(yīng)用例1下列說(shuō)法正確的是(

)A.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度方向一定發(fā)生變化B.速度方向發(fā)生變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)C.速度變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)D.加速度變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)答案

A解析

做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化,故A正確;速度方向發(fā)生變化不是判斷物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件,而是曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),如物體在彈簧作用下的往返運(yùn)動(dòng),物體速度方向改變,但做直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;速度是矢量,速度的變化包括大小和方向的變化,如勻變速直線運(yùn)動(dòng),物體速度大小發(fā)生變化,但不是曲線運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;做直線運(yùn)動(dòng)的物體加速度也可以變化,如變加速直線運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。規(guī)律方法

1.曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),速度方向一定變化,但速度大小不一定變化。2.曲線運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),一定有加速度,但加速度不一定變化,即可以是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),也可以是變加速曲線運(yùn)動(dòng)。變式訓(xùn)練1假如在彎道上高速行駛的賽車,后輪突然脫離賽車,關(guān)于脫離賽車后的車輪的運(yùn)動(dòng)情況,以下說(shuō)法正確的是(

)A.仍然沿著汽車行駛的彎道運(yùn)動(dòng)B.沿著與彎道垂直的方向飛出C.沿著脫離時(shí)車輪前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動(dòng),離開(kāi)彎道D.上述情況都有可能答案

C解析

賽車沿彎道行駛,任一時(shí)刻車輪的速度方向都是運(yùn)動(dòng)軌跡上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的切線方向。脫離賽車的后輪的速度方向就是運(yùn)動(dòng)軌跡上脫離點(diǎn)的切線方向。所以C選項(xiàng)正確。探究二對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)條件的理解情境導(dǎo)引如圖所示,一架勻速飛行中的戰(zhàn)斗機(jī)在某時(shí)刻以水平速度釋放了一枚炸彈。

(1)炸彈的飛行軌跡是直線還是曲線?其初始速度方向與所受的重力方向在一條直線上嗎?(2)炸彈飛行過(guò)程中,其軌跡與受到的重力方向有什么關(guān)系?要點(diǎn)提示

(1)炸彈的飛行軌跡為曲線,其初速度方向與所受的重力方向不在一條直線上。(2)炸彈做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),其軌跡朝向其所受重力方向彎曲。知識(shí)歸納1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)動(dòng)力學(xué)條件:合力方向與速度方向不共線。這包含三個(gè)層次的內(nèi)容:①初速度不為零;②合力不為零;③合力方向與速度方向不共線。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)條件:加速度方向與速度方向不共線。2.曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡與速度、合力的關(guān)系做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡與速度方向相切,并向合力方向彎曲,夾在速度方向與合力方向之間。(如圖所示)3.合力與速率變化的關(guān)系(1)從力的作用效果理解曲線運(yùn)動(dòng)的條件當(dāng)物體受到的合力的方向跟物體的速度方向不在同一條直線上,而是成一定角度時(shí),合力產(chǎn)生的加速度方向跟速度方向也成一定角度。把加速度分解到沿速度方向和垂直于速度方向,如圖甲、乙所示。與速度方向在同一條直線上的加速度a1,使速度v增大(a1與v同向)或減小(a1與v反向);沿垂直速度方向的加速度a2,使速度v的方向改變。所以物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),a2一定不等于0,合加速度與速度一定不共線。(2)4.物體的受力與運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

遷移應(yīng)用例22021年5月15日,中國(guó)首個(gè)火星車祝融號(hào)成功穿越火星大氣層,著陸于火星的烏托邦平原南部?；鹦擒嚱?jīng)過(guò)氣動(dòng)減速、傘系減速、動(dòng)力減速、懸停避障、緩沖著陸等幾個(gè)階段實(shí)現(xiàn)軟著陸,其中動(dòng)力減速段是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣獲得動(dòng)力。其減速著陸的軌跡如圖所示,其中ab段為主減速段,假設(shè)ab段軌跡為傾斜直線,則在ab段發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣的方向可能是(

)A.v1方向 B.v2方向

C.v3方向 D.v4方向答案

C解析

祝融號(hào)火星車的主減速段的軌跡幾乎是一條傾斜的直線,火星車做