人教版高一物理必修二第五章曲线运动51曲线运动(共49张)课件.ppt

第五章 曲线运动第一节 曲线运动,第五章 曲线运动,生活实例,物体（质点）运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动,曲线运动生活实例物体（质点）运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动,曲线运动速度的方向,A,B,过曲线上的A、B两点作直线，这条直线叫做曲线的割线。,割线,设想 B 点逐渐向 A 点移动，这条割线的位置也就不断变化。当 B 点非常非常接近 A 点时，这条割线就叫做曲线在 A 点的切线。,切线,曲线运动速度的方向AB过曲线上的A、B两点作直线，这条直线叫,一曲线运动的位移1.曲线运动:质点运动的轨迹是一条曲线的运动.2.在平面直角坐标系中,质点做曲线运动到某位置.用该位置的坐标表示质点做曲线运动中的位置.,一曲线运动的位移,二曲线运动的速度1.速度方向:做曲线运动的质点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向.2.特点:做曲线运动的质点的速度方向时刻改变.即速度时刻改变,因此,曲线运动一定是变速运动.3.分速度:做曲线运动的质点,速度时刻变化,可以用在相互垂直的两个方向的分矢量来表示,叫做这两个方向的分速度.,二曲线运动的速度,三做曲线运动的条件做曲线运动的条件:当物体的受合外力的方向跟物体的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.,三做曲线运动的条件,质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向。,v,v,做曲线运动的质点的速度方向始终不断改变,曲线运动一定是变速运动,曲线运动速度的方向质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方,问题1:,问题2:,物体只有速度而不受力，则物体做什么运动？,物体初速度为零，受恒力作用，则物体做什么运动？,问题3:,物体初速度不为零，受到力作用，则物体做什么运动？,做曲线运动的条件问题1:问题2:物体只有速度而不受力,一、小船渡河问题的分析方法,小船渡河问题的分析方法：,方法一：小船在有一定流速的水中渡河时，将船渡河的运动看作参与两个方向的分运动，即随水以速度 v水 漂流的运动和以速度 v船 相对于静水的划行运动，这两个分运动互不干扰具有等时性。,方法二：将船对水的速度沿平行于河岸和垂直河岸方向正交分解。,注意：船的实际运动 v（相对于河岸的运动）是合运动。,方法技巧,一、小船渡河问题的分析方法 小船渡河问题的分析方法：,1.处理方法小船在有一定流速的水中过河时，实际上参与了两个方向的分运动，船的实际运动是两个运动的合运动.,2.二种情景,1.处理方法2.二种情景,问题1：小船如何渡河时间最短？,小船渡河问题的分析方法,【例1】一条宽度为L的河流，已知船在静水中的速度为V船，水流速度为V水，那么：,L,v水,【解析】设船头斜向上游与河岸成任意角，这时船速在垂直于河岸方向的速度分量：,v2,v1,v1=v水sin,渡河所需时间为：,t=L/v水sin,船头与河岸垂直时，渡河时间最短：,t min=L/v水,方法技巧,问题1：小船如何渡河时间最短？小船渡河问题,2.船在静水中的航速为v1，水流的速度为v2.为使船行驶到河正对岸的码头，则v1相对v2的方向应为(),解析：为使船行驶到正对岸，必须使v1、v2的合速度方向指向正对岸，只有C图象正确答案：C,2.船在静水中的航速为v1，水流的速度为v2.为使船行驶到,二物体做曲线运动的条件条件:当物体所受合力的方向跟它的速度不在同一直线上时物体做曲线运动.1.几种不同运动规律的比较,二物体做曲线运动的条件F方向与v方向a方向与v方向匀速直位,匀加速直线运动F合恒定,a0位移大小在一条直线上在一条直线,2.如何判断物体是做直线运动还是做曲线运动?(1)明确初速度方向;(2)分析合力的方向;(3)分析两个方向的关系,从而做出判断.,2.如何判断物体是做直线运动还是做曲线运动?,3.曲线运动的条件和特点,3.曲线运动的条件和特点项目内容说明或提示曲线运动轨迹是一条,4.无力不拐弯,拐弯必有力,曲线运动轨迹始终夹在合外力方向与速度方向之间,而且向合外力的方向弯曲,即合外力指向轨迹凹侧,如下图.5.曲线运动的位移大小一定小于其路程.,4.无力不拐弯,拐弯必有力,曲线运动轨迹始终夹在合外力方,例3:如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B,这时,突然使它所受力反向,大小不变,即由F变为-F.在此力作用下,物体以后的运动情况,下列说法中正确的是()A.物体可能沿曲线Ba运动B.物体可能沿直线Bb运动C.物体可能沿曲线Bc运动D.物体可能沿原曲线由B到A答案:C,例3:如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B,这时,解析:根据物体做曲线运动的条件,物体由A到B的运动过程中,F的方向与速度的方向总交某一角度(不等于零且不等于180),并且F的方向一定指向轨迹的凹侧,当物体运动到B点时,F一定指向B点的切线下方,其可能的方向如下图所示.F反向后,-F与vB之间只有曲线Bc,故物体的运动轨迹可能为Bc,-F与vB不在一条直线上,沿运动轨迹直线Bb显然是不可能的.,解析:根据物体做曲线运动的条件,物体由A到B的运动过程,人教版高一物理必修二第五章曲线运动5,小船渡河问题的分析方法,【例2】一条宽度为L的河流，已知船在静水中的速度为V船，水流速度为V水，那么：,问题2：若V船V水，怎样渡河位移最小？,【解析】渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于L，必须使船的合速度V的方向与河岸垂直。这是船头应指向河的上游，并与河岸成一定的角度。,L,v水,v,根据三角函数关系有：V水cosV船=0.,0cos1,只有在V船V水时，船才有可能垂直于河岸横渡。,方法技巧,小船渡河问题的分析方法【例2】一条宽度为L,【练31】小船在静水中速度为v，今小船要渡过一条小河，船在行驶过程中，船头始终与河岸垂直.若航行到河中间时，水流速度增大，则渡河时间与预定的时间相比（）A.减少B.不变C.增加D.无法确定,【解析】小船实际上参与了两种运动.一种是垂直河岸的以恒定速度来渡河，另一种是随水以水流速度向下漂移.而渡河时间只由河宽与垂直河岸的速度共同来决定，由分运动的独立性可知，水流速度不影响渡河时间，它只影响小船登陆地点和运动轨迹.,B,【练31】小船在静水中速度为v，今小船要渡过,【练32】（满分样板12分）河宽L300 m，水速u1 m/s，船在静水中的速度v3 m/s，欲分别按下列要求过河时，船头应与河岸成多大角度？过河时间是多少？（1）以最短时间过河；（2）以最小位移过河；（3）到达正对岸上游100 m处,渡河问题分析与计算,解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！,【解析】（1）以最短时间渡河时，船头应垂直于河岸航行，即与河岸成900角最短时间为：,（2分）,【练32】（满分样板12分）河宽L3,（2）以最小位移过河，船的实际航向应垂直河岸，即船头应指向上游河岸设船头与上游河岸夹角为，有：,vcos=u，=arccosu/v=arccos1/3.,（2分）,（1分）,（2分）,（2）以最小位移过河，船的实际航向应垂直河岸，,（3）设船头与上游河岸夹角为，则有：,（vcosu）tx（2分）,vtsinL（2分）,两式联立得：53，t125 s（1分）,【答案】见解题样板,（3）设船头与上游河岸夹角为，则有：Luv,物体（质点）做曲线运动的条件是,运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上,F,v,v,做曲线运动的条件物体（质点）做曲线运动的条件是 运动物体所,力与速度方向关系决定运动轨迹,F 与 v 共线,F、v 同向,F、v 反向,匀变速直线运动,变加速直线运动,做曲线运动的条件力与速度方向关系决定运动轨迹 F 与 v,力与速度方向关系决定运动轨迹,F 与 v 不共线,00 900,匀变速曲线运动,变加速曲线运动,900 1800,=900,做曲线运动的条件力与速度方向关系决定运动轨迹 F 与 v,运动轨迹的定性描述,运动轨迹必夹在速度方向与合外力方向之间,v,v,v,合外力必指向运动轨迹的凹部内侧,做曲线运动的条件运动轨迹的定性描述运动轨迹必夹在速度方向与合,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，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一定做曲线运动,A,认识与理解质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡,B,认识与理解一质点做曲线运动，它的轨迹由上到下（如图示曲线），,如图某质点在恒力 F 作用下从 A 点沿图所示曲线运动到 B 点，到达 B 点后，质点受到的力大小不变，但方向恰与 F 相反，则它从 B 点开始的运动轨迹可能是图中的哪条曲线（）A曲线a B曲线bC曲线c D以上三条曲线都不可能,A,认识与理解如图某质点在恒力 F 作用下从 A 点沿图所示曲线,一个物体在一对平衡力作用下运动。若将其中一个力保持大小不变而方向转过90（另一个力不变），试分析得出物体将做什么运动。,认识与理解一个物体在一对平衡力作用下运动。若将其中一个力保持,二、绳(杆)连接物问题,绳子末端运动速度的分解，应按运动的实际效果进行分解如图所示，人用绳子通过定滑轮拉物体A，当人以速度v0匀速前进时，物体A的实际运动也即为物体A的合运动(即绳的末端的运动)可看做两个分运动的合成：(1)沿绳的方向被牵引，绳长缩短，绳长缩短的速度即等于v0.,二、绳(杆)连接物问题 绳子末端运动速度的分解，,四、绳子末端速度的分解方法,【例4】如图所示，绳子以恒定速率v 沿水平方向通过定滑轮牵引小船靠岸，当绳子与水面夹角为时，船的速度为多大？,v,v,v船,【解析】1沿绳子方向两个绳连接的物体沿绳子方向的速度大小相等（v=v）。,2当绳与物体运动方向有夹角时，沿绳子方向和垂直绳子方向速度为分速度.,物体运动的方向为合速度方向。,v船=v/cos,四、绳子末端速度的分解方法【例4】如图所示，绳,绳子末端速度的分解方法,【练41】如图所示，汽车沿水平路面以恒定速度v前进，则当拉绳与水平方向成角时，被吊起的物体M的速度vM为多大？,v,v,v,vM,【解析】寻找分运动效果。,vM=vcos,物体M 处于平衡？超重？失重？,绳子末端速度的分解方法【练41】如图所示,【练42】如图所示，以速度v沿竖直杆匀速下滑的物体A，用细绳通过定滑轮拉动物体B在水平桌面上运动，当绳与水平面夹角为时，物体B的速率为多大？,【解析】寻找分运动效果,【答案】vB=vsin,【练42】如图所示，以速度v沿竖直杆匀速下滑,实例分析小结：,1渡河问题：,2斜拉问题：,（1）要使过河的时间最短，则船头必须垂直河岸；,（2）要使过河的位移最短：,.若v船 v水,则船头必须指向河岸上游方向，使合速度垂直河岸，最小位移等于河宽。,.若v船 v水,只有当V船 V合 时，过河的位移最小。,物体的运动为合运动，绳的运动为其中一个分运动,实例分析小结：1渡河问题：,如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车匀速向右运动时，物体A的受力情况是(),A.绳的拉力大于A的重力B.绳的拉力等于A的重力C.绳的拉力小于A的重力D.拉力先大于重力，后小于重力,如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件,【点拨】,解析：车水平向右的速度(也就是绳子末端的运动速度)为合速度，它的两个分速度v1、v2如图所示，其中v2就是拉动绳子的速度，它等于A上升的速度由图得v1vsin，v2vcos，小车匀速向右运动过程中，逐渐变小，可知v2逐渐变大，故A做加速运动，由A的受力及牛顿第二定律可知绳的拉力大于A的重力.故选A正确,答案：A,【点拨】解析：车水平向右的速度(也就是绳子末端的运动速度),小船在河中参与了两个运动，一是小船自身的运动，二是随水流的运动，小船的实际运动是这两个运动的合成，解答时往往想当然地确定分速度方向而不是按照平行四边形定则确定分速度方向从而造成错误,有一小船正在渡河，离对岸50 m时，已知在下游120 m处有一危险区，假设水流速度为5 m/s，为了使小船不通过危险区到达对岸，小船相对静水的最小速度应是()A.2.08 m/s B.1.92 m/s C.1.58 m/s D.1.42 m/s,【错解】,小船在河中参与了两个运动，一是小船自身的运动,【剖析】由于速度是矢量，矢量的运算法则是平行四边形定则，所以要求解船的最小速度，必须通过做平行四边形定则进行分析方法一：如图所示小船以最小速度渡河时，从A出发，从B上岸，则AB就是小船的合位移，那么小船的合速度也是沿AB方向.,又已知水流速度是5 m/s，且沿河岸方向，图中v1等于AC，过C点作AB的垂线交AB于D点，则CD长就是小船的最小速度，由几何关系求得vmin1.92 m/s，故选B正确方法二：如图所示，为了使小船有最小速度，船头应斜向上游，与河岸的夹角为.,【剖析】由于速度是矢量，矢量的运算法则是平行四边形定则，所,【答案】B,【答案】B,【备选题】如图所示，A、B 两物体用细绳相连，在水平面上向左运动，当=45，=30 时，物体 B 的速度为2 m/s，这时A 的速度为多大？,vA,vB,【解析】沿绳的方向上各点的速度大小相等,【备选题】如图所示，A、B 两物体用细绳相连，,【拓展】如图所示，长L的杆AB，它的两端在地板和竖直墙壁上，现拉A端由图示位置以速率v匀速向右运动，则B端坐标y和时间的函数关系是：_。B端滑动的速度是_。,【答案】,寻找分运动效果,【拓展】如图所示，长L的杆AB，它的两端在地,2.(2010广州模拟)如图所示，一个质量为1 kg的物体静止在粗糙的水平面上，物体与地面之间的动摩擦因数0.4.现对物体施加一水平向右的恒力F12 N，经过t11 s后，迅速将该力的方向改为竖直向上，大小不变，则再经t22 s，物体相对于地面的高度及物体的速度的大小和方向各为多少？(g10 m/s2),2.(2010广州模拟)如图所示，一个质量为1 kg的物,解析：在改变恒力F方向之前，物体做匀加速直线运动，设加速度为a1，经t11 s后的速度为v1，分析物体受力如图甲所示，由牛顿第二定律得FFfma1，且Ffmg，解得a18 m/s2，,则v1a1t18 m/s.将F改为竖直向上后，受力如图乙所示，此时由于FG，物体将飞离地面做类平抛运动，设此时的加速度为a2，由牛顿第二定律得FGma2.解得a22 m/s2.,解析：在改变恒力F方向之前，物体做匀加速直线运动，设加速度为,人教版高一物理必修二第五章曲线运动5,