学年高中物理 第一章 抛体运动 第一节 什么是抛体运动学案 粤教版必修2Word文件下载.docx
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1.速度方向:
在曲线运动中,质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向就是曲线上这点的切线方向.
2.曲线运动的性质:
曲线运动的速度方向时刻在改变,曲线运动是一种变速运动.
3.曲线运动的分类
匀变速曲线运动:
加速度恒定.
非匀变速曲线运动:
加速度变化.
三、物体做直线或曲线运动的条件
1.物体做直线运动的条件:
物体所受合力(加速度)的方向与速度方向在同一直线上.
2.物体做曲线运动的条件:
物体所受合力(加速度)的方向与速度方向不在同一直线上.这包含三个层次的内容:
(1)初速度不为零;
(2)合力不为零(填“为零”或“不为零”);
(3)合力与速度方向不共线.
3.曲线运动的轨迹特点
做曲线运动的物体的轨迹与速度方向相切且向合力方向弯曲,而且处在速度方向与合力方向构成的夹角之间(如图1所示).即合力指向曲线的凹侧.
图1
1.判断下列说法的正误.
(1)做抛体运动的物体,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)做曲线运动物体所受的合力一定是变力.(×
(6)做曲线运动物体的加速度一定不为零.(√)
2.小文同学在探究物体做曲线运动的条件时,将一条形磁铁放在桌面的不同位置,让小钢珠在水平桌面上从同一位置以相同初速度v0运动,得到不同轨迹.图2中a、b、c、d为其中四条运动轨迹,磁铁放在位置A时,小钢珠的运动轨迹是__________(填轨迹字母代号),磁铁放在位置B时,小钢珠的运动轨迹是__________(填轨迹字母代号).实验表明,当物体所受合外力的方向跟它的速度方向__________(选填“在”或“不在”)同一直线上时,物体做曲线运动.
图2
答案 b c 不在
解析 因为磁铁对小钢珠只能提供引力,磁铁在A处时,F与v0同向,小钢珠做变加速直线运动,运动轨迹为b;
当磁铁放在B处时,F与v0不在同一直线上,引力指向曲线的凹侧,运动轨迹为c.当合外力方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.
一、曲线运动的速度方向、抛体运动特点
1.如图3所示,砂轮上打磨下来的炽热的微粒沿砂轮的切线飞出,其速度方向不断变化,那么如何确定物体在某一点的速度方向?
图3
答案 从题图可以看出,从砂轮上打磨下来的炽热微粒沿脱落点的切线方向飞出,所以物体在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向.
2.曲线运动一定是变速运动吗?
答案 由于曲线运动的速度方向时刻在变化,不论其速度大小是否变化,其速度一定变化,因此曲线运动一定是变速运动.
3.曲线运动可能是匀变速运动吗?
答案 曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受的合外力.合外力为恒力,物体做匀变速曲线运动;
合外力为变力,物体做非匀变速曲线运动.
4.物体做曲线运动时,加速度可以为零吗?
为什么?
答案 不可以.物体做曲线运动时,速度不断变化,所以加速度一定不为零.
1.曲线运动的速度方向
做曲线运动的物体的速度方向在其轨迹的各点的切线方向上,物体的速度方向时刻发生变化.
2.抛体运动的理解
(1)抛体运动特点
①具有初速度,初速度的方向可以不确定.
②只受重力作用.当物体所受空气阻力与重力相比可忽略不计时,抛出物体的运动可视为抛体运动.
(2)运动性质:
由于物体只受重力作用,抛出物体的加速度a=g恒定,因此抛体运动一定是匀变速运动.
(3)轨迹:
直线或曲线
①当物体的初速度方向竖直向上或向下时,物体做匀变速直线运动.
②当物体的初速度方向不在竖直方向上时,物体做匀变速曲线运动,并且抛体运动的轨迹总是向下弯曲的.
(4)抛体运动的几种形式(如图4所示)
图4
例1
下列关于抛体运动的说法正确的是( )
A.做抛体运动的物体,只有当做直线运动时才为匀变速运动
B.做抛体运动的物体,只有做曲线运动时速度才发生变化
C.物体无论做怎样的抛体运动,一定做匀变速运动
D.将物体沿某一倾斜方向抛出时,运动不一定是匀变速运动
答案 C
解析 做抛体运动的物体,由于只受重力作用,加速度恒为重力加速度,因此抛体运动不论其轨迹是直线还是曲线,均为匀变速运动,速度一定发生变化,故A、B、D错,C正确.
例2
如图5所示,物体沿曲线由a点运动至b点,关于物体在ab段的运动,下列说法正确的是( )
图5
A.物体的速度可能不变
B.物体的速度不可能均匀变化
C.a点的速度方向由a指向b
D.ab段的位移大小一定小于路程
答案 D
解析 做曲线运动的物体的速度方向时刻改变,即使速度大小不变,速度方向也在不断发生变化,故A项错误;
做曲线运动的物体必定受到力的作用,当物体所受到的合力为恒力时,物体的加速度恒定,速度均匀变化,B项错误;
a点的速度方向沿a点的切线方向,C项错误;
做曲线运动的物体的位移大小必小于路程,D项正确.
1.曲线运动的速度方向发生变化,速度大小不一定变化,如旋转的砂轮、风扇,旋转稳定后,轮边缘上各点的速度大小不变.
2.做曲线运动的物体所受合外力一定不为零.因为曲线运动是变速运动,所以加速度不为零,物体受到的合外力不为零.
二、物体做曲线运动的条件
1.图6甲是抛出的石子在空中划出的弧线,图乙是某卫星绕地球运行的部分轨迹.请画出物体在A、B、C、D四点的受力方向和速度方向.
图6
答案 各点受力方向和速度方向如图所示
2.用一块磁铁,如何使小钢球做以下运动:
①加速直线运动;
②减速直线运动;
③曲线运动.
答案 ①把磁铁放置在小钢球运动方向的正前方;
②把磁铁放置在小钢球运动方向的正后方;
③把磁铁放置在小钢球运动方向的某一侧.
3.物体做曲线运动的条件是什么?
答案 所受合力方向与速度方向不共线.
1.物体做曲线运动的条件
当物体受到的合力的方向与其速度方向不共线时,物体将做曲线运动,与其受到的合力大小是否变化无关.
2.物体运动性质的判断
(1)直线或曲线的判断
看合外力方向(或加速度的方向)和速度方向是否在一条直线上.
(2)匀变速或非匀变速的判断
合外力为恒力,匀变速运动;
合外力为变力,非匀变速运动.
(3)运动的五种类型
轨迹特点
加速度特点
运动性质
直线
加速度为零
匀速直线运动
加速度不变
匀变速直线运动
加速度变化
非匀变速直线运动
曲线
匀变速曲线运动
非匀变速曲线运动
例3
曲线运动是自然界普遍的运动形式,下面关于曲线运动的说法中,正确的是( )
A.物体只要受到变力的作用,就会做曲线运动
B.物体在恒定的合外力作用下一定会做直线运动
C.物体在方向不断变化的合外力作用下一定会做曲线运动
D.物体在大小不变的合外力作用下必做匀变速曲线运动
解析 当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动,A、B错误.物体所受的合外力方向不断变化,表明合外力不会与速度始终共线,故在该合外力作用下物体一定会做曲线运动,C正确.做匀变速曲线运动物体所受的合外力恒定不变,而不只是合外力大小不变,D错误.
【考点】曲线运动的条件
【题点】物体做曲线运动的条件
物体做曲线运动时,关于受力(加速度)的“一定”与“不一定”
1.“一定”:
物体受到的合外力(加速度)一定不为零;
物体所受合外力(加速度)的方向与其速度方向一定不在同一条直线上.
2.“不一定”:
物体受到的合外力(加速度)不一定变化,即物体受到的合外力可以是恒力,也可以是变力.
三、合力方向与曲线运动轨迹及弯曲方向的关系
由于曲线运动的速度方向总是变化,合力不为零.合力垂直于速度方向的分力改变速度的方向,所以合外力总指向运动轨迹的凹侧,即曲线运动的轨迹总偏向合外力所指的一侧.
例4
汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶.图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向,你认为正确的是( )
解析 A选项中合力的方向与速度方向相同,B选项中合力的方向与速度方向相反,这两种情况下汽车会做直线运动,不符合实际,A、B错误;
物体做曲线运动时,合力的方向指向运动轨迹的凹侧,故C错误,D正确.
【考点】曲线运动的速度、受力与运动轨迹的关系
【题点】速度方向、受力(加速度)方向与运动的轨迹
针对训练 如图7所示为一个做匀变速曲线运动的质点的轨迹示意图,已知在B点时的速度与加速度相互垂直,质点运动方向从A到E,则下列说法中正确的是( )
图7
A.在D点的速率比在C点的速率大
B.A点的加速度与速度的夹角小于90°
C.A点的加速度比D点的加速度大
D.从A到D加速度与速度的夹角先增大后减小
答案 A
解析 质点做匀变速曲线运动,合力的大小、方向均不变,加速度不变,故C错误;
由B点速度与加速度相互垂直可知,质点所受合力方向与B点切线垂直且向下,故质点由C到D过程,合力方向与速度方向的夹角小于90°
,速率增大,A正确;
在A点的加速度方向与质点在A点的速度方向之间的夹角大于90°
,B错误;
从A到D加速度与速度的夹角一直变小,D错误.
【题点】曲线运动中速度大小的判断
1.(抛体运动的理解)关于抛体运动,下列说法中正确的是( )
A.将物体向空中抛出,物体就做抛体运动
B.物体只在重力作用下的运动就是抛体运动
C.在匀速直线飞行的飞机上跳下的伞兵,做抛体运动
D.物体有一定的初速度,仅在重力作用下的运动为抛体运动
解析 将物体向空中抛出,若物体还受到空气的阻力,物体就不做抛体运动,故A错误;
物体只在重力作用下的运动,若初速度为0,物体做自由落体运动,不是抛体运动,故B错误;
伞兵在降落伞张开前后,空气阻力的作用都不能忽略,故伞兵不做抛体运动,C错误.
2.(曲线运动的速度方向)从高处水平抛出的物体在各个时刻的速度、加速度方向如图所示,其中正确的是( )
解析 物体在飞行过程中只受重力,方向竖直向下,所以加速度的方向竖直向下,B、D图错;
在曲线运动中,速度的方向时刻改变,而A图中速度的方向保持不变,A图错;
C图中速度和加速度的方向都正确,应选C.
3.(曲线运动的受力、速度与轨迹的关系)(多选)如图8所示,一个质点沿轨道ABCD运动,图中画出了质点在各处的速度v和质点所受合力F的方向,其中可能正确的是( )
图8
A.A位置B.B位置
C.C位置D.D位置
答案 BD
4.(曲线运动的受力、速度与轨迹的关系)在光滑水平面上以速度v做匀速直线运动的小球,受到一个跟它的速度方向不在同一直线上的水平恒力F