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2019-2020年高中物理 第五章 曲線運動 1 曲線運動教學案 新人教版必修2

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?2019-2020年高中物理 第五章 曲線運動 1 曲線運動教學案 新人教版必修2[學習目標] 1.知道什么是曲線運動,會確定曲線運動速度的方向,知道曲線運動是一種變速運動.2.知道物體做曲線運動的條件.一、曲線運動的位移1.描述曲線運動時要用到位移和速度兩個物理量.2.曲線運動的位移矢量的方向不斷變化,需要采用平面直角坐標系,用位移在坐標軸方向的分矢量來代表它.二、曲線運動的速度方向1.質點做曲線運動時,速度方向是時刻改變的.2.質點在某一點的速度方向是沿曲線上這一點的切線方向.3.曲線運動是變速運動(1)速度是矢量,它既有大小,又有方向.不論速度的大小是否改變,只要速度的方向發生改變,就表示速度發生了變化,也就具有了加速度.(2)在曲線運動中,速度的方向是不斷變化的,所以曲線運動是變速運動.三、物體做曲線運動的條件1.動力學角度:當物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時,物體做曲線運動.2.運動學角度:物體的加速度方向與它的速度方向不在同一直線上時,物體做曲線運動.[即學即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)做曲線運動的物體,速度可能不變.(×)(2)曲線運動一定是變速運動,但變速運動不一定是曲線運動.(√)(3)物體的速度不斷改變,它一定做曲線運動.(×)(4)做曲線運動物體的位移大小可能與路程相等.(×)(5)做曲線運動物體的合力一定是變力.(×)(6)做曲線運動的物體一定有加速度.(√)2.小文同學在探究物體做曲線運動的條件時,將一條形磁鐵放在桌面的不同位置,讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0運動,得到不同軌跡.圖1中a、b、c、d為其中四條運動軌跡,磁鐵放在位置A時,小鋼珠的運動軌跡是________(填軌跡字母代號),磁鐵放在位置B時,小鋼珠的運動軌跡是________(填軌跡字母代號).實驗表明,當物體所受合外力的方向跟它的速度方向________(選填“在”或“不在”)同一直線上時,物體做曲線運動.圖1答案 b c 不在解析 因為磁鐵對小鋼珠只能提供引力,磁鐵在A處時,F與v0同向,小鋼珠做變加速直線運動,運動軌跡為b;當磁鐵放在B處時,F與v0不在同一直線上,引力指向曲線的凹側,運動軌跡為c.當合外力方向與速度方向不在同一直線上時,物體做曲線運動.一、曲線運動的位移和速度[導學探究]1.曲線運動的位移如圖2所示,水平拋出的物體在空中運動時軌跡為曲線.圖2(1)不同時間內的位移方向是否相同?(2)如何描述物體的位移?(3)試討論物體在曲線運動中的位移大小和路程有什么關系.答案 (1)不相同.由于物體的軌跡是曲線,不同時間內的位移方向發生變化.(2)當物體運動到A點時,它相對于O點的位移是OA,可以用l表示.由于位移矢量是不斷變化的,可以建立平面直角坐標系,用它在坐標軸方向上的分矢量來代表,即用A點的坐標xA、yA表示兩個分位移矢量,使問題簡單化,如圖.(3)曲線運動中的位移大小總是小于路程.2.曲線運動的速度(1)如圖3所示,砂輪上打磨下來的熾熱的微粒沿砂輪的切線飛出,其速度方向不斷變化,那么如何確定物體在某一點的速度方向?圖3(2)曲線運動一定是變速運動嗎?(3)曲線運動可能是勻變速運動嗎?(4)物體做曲線運動時,加速度可以為零嗎?為什么?答案 (1)從題圖可以看出,從砂輪上打磨下來的熾熱微粒沿脫落點的切線方向飛出,所以物體在某一點的速-省略部分-是(其中C、D選項中的QM段均是直線)(  )答案 C解析 經過P點時,其速度v與合力F的方向不在同一直線上,物體做曲線運動,合力應該指向軌跡的內側,當合力方向與速度方向平行時,物體做直線運動,所以從Q到M做直線運動,故C正確.9.關于曲線運動的速度,下列說法正確的是(  )A.速度的大小與方向都在時刻變化B.速度的大小不斷發生變化,速度的方向不一定發生變化C.速度的方向不斷發生變化,速度的大小不一定發生變化D.質點在某一點的速度方向就是軌跡上該點的切線方向答案 CD解析 做曲線運動的物體,速度的大小可以不發生變化,但速度的方向一定會發生變化,故A、B錯誤,C正確;質點在某一點的速度方向就是軌跡上該點的切線方向,D正確.10.關于做曲線運動物體的速度和加速度,下列說法中正確的是(  )A.速度方向不斷改變,加速度方向不斷改變B.速度方向不斷改變,加速度一定不為零C.加速度越大,速度的大小改變得越快D.加速度越大,速度改變得越快答案 BD解析 物體做曲線運動時,速度方向時刻改變,受到外力作用,由牛頓第二定律知,加速度一定不為零;由加速度物理意義知,加速度越大,速度改變越快,故正確答案為B、D.11.關于物體的運動,以下說法中正確的是(  )A.物體在恒力作用下,一定做直線運動B.物體在受到與速度方向不在一條直線上的外力作用下,一定做曲線運動C.物體在變力作用下,一定做曲線運動D.物體在變力作用下,可能做直線運動答案 BD解析 物體受到恒力作用,若恒力的方向與運動的方向不共線,則做曲線運動,所以A錯誤;物體受到的外力與速度方向不在一條直線上,則物體一定做曲線運動,所以B正確;物體受到變力作用,若變力的方向與速度的方向共線,則做直線運動,若不共線,則做曲線運動,所以C錯誤,D正確.12.質點在三個恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡狀態,若突然撤去F1,保持其他力不變,則質點(  )A.一定做勻變速運動B.一定做直線運動C.一定做非勻變速運動D.可能做曲線運動答案 AD解析 質點在恒力作用下產生恒定的加速度,加速度恒定的運動一定是勻變速運動.由題意可知,當突然撤去F1時,質點受到的合力大小等于F1的大小,方向與F1相反,故選項A正確,選項C錯誤;在撤去F1之前,質點保持平衡,有兩種可能:一是質點處于靜止狀態,則撤去F1后,質點做勻變速直線運動;二是質點處于勻速直線運動狀態,則撤去F1后,質點可能做直線運動(條件是:F1的方向和速度方向在同一條直線上),也可能做曲線運動(條件是:F1的方向和速度方向不在同一條直線上),故選項B錯誤,選項D正確.13.在光滑水平面上有一質量為2 kg的物體,受幾個共點力作用做勻速直線運動.現突然將與速度反方向的2 N的力水平旋轉90°,則關于物體運動情況的敘述正確的是(  )A.物體做速度大小不變的曲線運動B.物體做加速度為 m/s2的勻變速曲線運動C.物體做速度越來越大的曲線運動D.物體做非勻變速曲線運動,其速度越來越大答案 BC解析 物體原來所受合外力為零,當將與速度反方向的2 N的力水平旋轉90°后其受力如圖所示,其中Fx=Fy=2 N,F是Fx、Fy的合力,即F=2 N,且大小、方向都不變,是恒力,那么物體的加速度為a== m/s2= m/s2,恒定.又因為F與v夾角θ<90°,所以物體做速度越來越大、加速度恒為 m/s2的勻變速曲線運動,故正確答案是B、C兩項.
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