人教版-高中物理-必修2-第五章-曲线运动第一节曲线运动资料.ppt

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1、必修必修(bxi)二二第五章第五章 曲线运曲线运动动 第一节曲线运动第一节曲线运动第一页，共37页。第一节第一节 曲线运动曲线运动(q xin yn dn)第二页，共37页。观察(gunch)一、曲线运动：轨迹一、曲线运动：轨迹(guj)是曲线的运动叫做曲线运是曲线的运动叫做曲线运动动第三页，共37页。第四页，共37页。二、曲线运动二、曲线运动(q(q xin yn dn)xin yn dn)的位的位移移（x,y）OAXYL思考：思考：1 1、为什么不用直线坐标、为什么不用直线坐标系？系？2 2、如何、如何(rh)(rh)确定确定A A点的位置、点的位置、位移及方向？位移及方向？3 3、位移的

2、分解：如图所示，、位移的分解：如图所示，物体从物体从O O运动到运动到A A，位移大，位移大小小(dxio)(dxio)为为L L，与，与x x轴夹轴夹角为角为，则在，则在x x方向的分位方向的分位移为移为xAxA_，在，在y y方向方向的分位移为的分位移为yAyA_._.第五页，共37页。让带有水的雨伞让带有水的雨伞(ysn)(ysn)绕绕着伞柄转动着伞柄转动,水滴沿伞边圆水滴沿伞边圆周的切线飞出周的切线飞出.三、曲线运动三、曲线运动(q xin yn dn)的速的速度度1.1.从砂轮上打磨从砂轮上打磨(d m)(d m)下来热的微粒沿什么方向飞出下来热的微粒沿什么方向飞出?2.2.没有打磨

3、没有打磨(d m)(d m)下来时运动到下来时运动到A A点速度的方向指向哪点速度的方向指向哪?A砂轮砂轮第六页，共37页。讨论：钢球离开轨道时的速度方向与轨道讨论：钢球离开轨道时的速度方向与轨道(曲线曲线)有什么关有什么关系系?链球放手的位置链球放手的位置(wi zhi)(wi zhi)不同不同,飞出去的方向相同吗飞出去的方向相同吗?说明了什么说明了什么?第七页，共37页。1 1、方向：任何做曲线运动的物体，沿曲线运动时，其速度方、方向：任何做曲线运动的物体，沿曲线运动时，其速度方向必然是时刻改变的。物体在某点的即时速度方向，就是曲线向必然是时刻改变的。物体在某点的即时速度方向，就是曲线在该

4、点的切线方向，时刻改变在该点的切线方向，时刻改变思考：物理中的切线与数学中的切线相同吗？思考：物理中的切线与数学中的切线相同吗？2 2、速度的分解、速度的分解(1)(1)分速度：用相互垂直分速度：用相互垂直(chuzh)(chuzh)的两个方向的的两个方向的分矢量表示速度，这两个分矢量叫做分速度分矢量表示速度，这两个分矢量叫做分速度 (2)(2)速度的分解：如图所示，物体沿速度的分解：如图所示，物体沿曲线运动到曲线运动到A A点，速度大小为点，速度大小为v v，与，与x x轴夹角为轴夹角为，则在，则在x x方向的分速度为方向的分速度为vxvx_在在y y方向的分速度方向的分速度为为vyvy_第

5、八页，共37页。四、曲线运动的条件四、曲线运动的条件1 1、当运动物体、当运动物体(wt)(wt)所受合力的方向跟它的速度方向不在同一所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体直线上时，物体(wt)(wt)就做曲线运动。就做曲线运动。解释：当解释：当F F合与合与V V同向，据牛顿第二定律，产生的同向，据牛顿第二定律，产生的a a的方向与的方向与V V的方的方向同向，物体向同向，物体(wt)(wt)就做直线运动。当它们不在一直线上，产生就做直线运动。当它们不在一直线上，产生的的a a的方向与的方向与V V的方向成一角度，合力不但可以改变的方向成一角度，合力不但可以改变V V的大小，还的

6、大小，还可以改变可以改变V V的方向，物体的方向，物体(wt)(wt)就做曲线运动。就做曲线运动。第九页，共37页。2 2、做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向与其所受合外力、做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向与其所受合外力(wil)(wil)方向三者位置关系如何？方向三者位置关系如何？物体运动轨迹物体运动轨迹夹在速度方向夹在速度方向(fngxing)(fngxing)和和合外力方向合外力方向(fngxing)(fngxing)之之间间GGv1v2v3GvF3 3、做曲线运动的物体运动轨迹弯曲、做曲线运动的物体运动轨迹弯曲(wnq)(wnq)方向与其所受合方向与其所受合外力方向有什么关系呢？外力

7、方向有什么关系呢？做曲线运动的物体所受合外力必指向运动轨迹凹的一侧做曲线运动的物体所受合外力必指向运动轨迹凹的一侧第十页，共37页。小结：物体做曲线运动的条件及性质小结：物体做曲线运动的条件及性质(1)(1)当物体所受的合力方向跟它的速度当物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动(2)(2)物物体体做做曲曲线线运运动动时时，运运动动的的轨轨迹迹始始终终处处在在合合外外力力与与速速度度方方向向的的夹夹角角(ji(ji jio)jio)之之中中，并并且且合合外外力力F F的的方方向向一一定定指指向向轨轨迹迹的的凹凹侧侧(3)(3)性性

8、质质：曲曲线线运运动动过过程程中中速速度度方方向向始始终终在在变变化化，曲曲线线运运动动是是变变速速运运动动 ；当当物物体体受受恒恒力力作作用用做做曲曲线线运运动动时时，为为匀匀变变速速曲曲线线运运动动当物体受变力作用做曲线运动时，为非匀变速曲线运动当物体受变力作用做曲线运动时，为非匀变速曲线运动(4)(4)如何确定曲线运动是加速运动如何确定曲线运动是加速运动还是减速运动？还是减速运动？第十一页，共37页。1 1、物体有初速度但不受外力时，将做什么运动？、物体有初速度但不受外力时，将做什么运动？2 2、物体没有初速度但受外力时，将做什么运动？、物体没有初速度但受外力时，将做什么运动？3 3、物

9、体既有初速度又有外力时，将做什么运动？、物体既有初速度又有外力时，将做什么运动？当初速度方向与外力方向在同一直线当初速度方向与外力方向在同一直线(zhxin)(zhxin)上（方向上（方向相同或相反）。相同或相反）。当初速度与外力不在同一直线当初速度与外力不在同一直线(zhxin)(zhxin)上。上。说明：判断直线还是说明：判断直线还是(hi shi)(hi shi)曲线运动关键看曲线运动关键看a a与与v v是否同是否同一直线；判断匀变速还是一直线；判断匀变速还是(hi shi)(hi shi)变加速关键看变加速关键看a a是否恒定是否恒定第十二页，共37页。知识点辨析：1、速度变化的运动

10、必是曲线运动吗？2、加速度变化的运动必是曲线运动吗？3、曲线运动一定是变速运动？4、变速运动一定是曲线运动？5、曲线运动的速度一定变？6、做曲线运动的物体所受合力一定不为(b wi)零？7、物体在恒力下不可能做曲线运动?8、物体在变力作用下一定做曲线运动？9、加速度恒定的运动不可能是曲线运动第十三页，共37页。练习练习1 1、如图所示、如图所示,物体在恒力的作用物体在恒力的作用(zuyng)(zuyng)下沿下沿从从A A曲线运动到曲线运动到B,B,此时突然使力反向此时突然使力反向,物体物体 的运动情的运动情况是况是 A A 物体可能沿曲线物体可能沿曲线BaBa运动运动B B 物体可能沿直线物

11、体可能沿直线BbBb运动运动C C 物体可能沿曲线物体可能沿曲线BcBc运动运动D D 物体可能沿曲线物体可能沿曲线B B返回返回A A练习练习(linx)2(linx)2、下列关于力和运动的说法中正确、下列关于力和运动的说法中正确的是的是()()A.A.物体在恒力作用下不可能做曲线运动物体在恒力作用下不可能做曲线运动B.B.物体在变力作用下不可能做直线运动物体在变力作用下不可能做直线运动C.C.物体在变力作用下不可能做曲线运动物体在变力作用下不可能做曲线运动D.D.物体在变力作用下可能做曲线运动物体在变力作用下可能做曲线运动第十四页，共37页。练习练习3 3、某物体受同一平面内的几个力作用而

12、做匀速、某物体受同一平面内的几个力作用而做匀速直线运动，从某时刻起撤去其中一个力，而其它直线运动，从某时刻起撤去其中一个力，而其它(qt)(qt)力没变，则该物体力没变，则该物体()()A A、一定做匀加速直线运动、一定做匀加速直线运动B B、一定做匀减速直线运动、一定做匀减速直线运动C C、其轨迹可能是曲线、其轨迹可能是曲线D D、其轨迹不可能是直线、其轨迹不可能是直线第十五页，共37页。第十六页，共37页。【演示实验【演示实验(shyn)】红蜡块的红蜡块的运动运动第十七页，共37页。一、红蜡块在平面一、红蜡块在平面(pngmin)内的运动内的运动水平方向：蜡块随管向右水平方向：蜡块随管向右

13、做匀速直线运动。做匀速直线运动。竖直方向：蜡块相对管向竖直方向：蜡块相对管向上上(xingshng)(xingshng)做做 匀速直匀速直线运动线运动实际：蜡块相对平面向右实际：蜡块相对平面向右上方运动上方运动过程分析：红蜡块可看成是同时过程分析：红蜡块可看成是同时(tngsh)(tngsh)参与了下面两个运动，参与了下面两个运动，在玻璃管中竖直向上的运动（由在玻璃管中竖直向上的运动（由A A到到B B）和随玻璃管水平向右的运）和随玻璃管水平向右的运动（由动（由A A到到D D），红蜡块实际发生的运动（由），红蜡块实际发生的运动（由A A到到C C）是这两个运动）是这两个运动合成的结果。合成的

14、结果。第十八页，共37页。二、合运动、分运动及其判断二、合运动、分运动及其判断 1 1、合运动：通常是指研究对象、合运动：通常是指研究对象(duxing)(duxing)实际发生的运动实际发生的运动蜡蜡块块实实际际发发生生的的运运动动（由由A A到到C C）的的运运动动，通通常常叫叫做做合合运运动动。合合运动的位移运动的位移s=AC s=AC 合位移合位移2 2、分分运运动动：是是指指研研究究对对象象(duxing)(duxing)同同时时参参与与的的几几个个运运动动，或实际运动同时产生的几个运动效果或实际运动同时产生的几个运动效果分析：蜡块的运动中哪是合运动、哪是分运动？分析：蜡块的运动中哪

15、是合运动、哪是分运动？在在上上述述实实验验中中，蜡蜡块块沿沿玻玻璃璃管管在在竖竖直直方方向向（由由A A到到B B）的的运运动动和和水平方向（由水平方向（由A A到到D D）的运动，通常叫做分运动。）的运动，通常叫做分运动。分运动的位移分运动的位移s1=ABs1=AB和和s2=AD s2=AD 分位移分位移3 3合运动和分运动的判断合运动和分运动的判断判判断断的的关关键键是是确确定定物物体体(一一般般相相对对大大地地)实实际际的的运运动动，因因为为一一般般情况下，物体的实际运动就是合运动情况下，物体的实际运动就是合运动第十九页，共37页。三、运动的合成和分解三、运动的合成和分解1 1运运动动的

16、的合合成成和和分分解解：由由已已知知的的分分运运动动来来求求合合运运动动，叫叫做做运运动动的的合合成成；已已知知合合运运动动求求跟跟它它等等效效的的分分运运动动，叫叫运运动动的的分解两者互为逆运算分解两者互为逆运算2 2合合运运动动分分解解的的原原则则：与与力力的的分分解解类类似似若若没没有有限限制制条条件件，一一个个实实际际运运动动可可分分解解为为无无数数对对分分运运动动，但但在在实实际际问问题题中中往往往分解成两个便于分析求解的简单运动（实际效果）往分解成两个便于分析求解的简单运动（实际效果）3 3合合成成和和分分解解的的方方法法：运运动动的的合合成成和和分分解解常常包包括括位位移移、速速

17、度度和和加加速速度度的的合合成成和和分分解解，由由于于它它们们(t(t men)men)都都是是矢矢量量，所以遵循平行四边形定则所以遵循平行四边形定则第二十页，共37页。4 4 对对 于于 在在 平平 面面 内内 运运 动动(yndng)(yndng)的的物物体体，常常将将其其运运动动(yndng)(yndng)在在某某直直角角坐坐标标系系中进行正交分解，则有：中进行正交分解，则有：VXVXvcosvcos，v v y yvsin vsin(为速度方向与为速度方向与x x轴的夹角轴的夹角)x xscosscos，y yssin(ssin(为位移方向与为位移方向与x x轴的夹角轴的夹角)蜡块的位

18、置蜡块的位置P P的坐标的坐标蜡块的轨迹蜡块的轨迹 蜡蜡块块运运动动(yndng)(yndng)位位移移的的大大小小蜡蜡块块运运动动(yndng)(yndng)位位移移的的方方向向第二十一页，共37页。四、合运动与分运动的关系四、合运动与分运动的关系1.1.同一性：各分运动与合运动，是指同一物体参与的分运动和实同一性：各分运动与合运动，是指同一物体参与的分运动和实际发生的运动，不是几个物体不同时间发生的不同运动际发生的运动，不是几个物体不同时间发生的不同运动2.2.同时性：合运动与分运动总是同时开始，同时进行，同时结束同时性：合运动与分运动总是同时开始，同时进行，同时结束的的3.3.等效替代性

19、：合运动是由各分运动共同产生等效替代性：合运动是由各分运动共同产生(chnshng)(chnshng)的总的总运动效果，合运动和各分运动总的效果可以互相替代因此，在运动效果，合运动和各分运动总的效果可以互相替代因此，在对一个合运动进行分解时，首先要看这个合运动发生了哪几个运对一个合运动进行分解时，首先要看这个合运动发生了哪几个运动的效果动的效果4.4.独立性：一个物体可以同时参与几个不同的分运动，各运动都独立性：一个物体可以同时参与几个不同的分运动，各运动都是独立进行的，互不影响是独立进行的，互不影响第二十二页，共37页。五、判断合运动是否是曲线运动的方法五、判断合运动是否是曲线运动的方法 方

20、法：判断合加速度与合初速度的方向是否共线方法：判断合加速度与合初速度的方向是否共线 （1 1）两个匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动）两个匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动 （2 2）一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动）一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动仍然是匀变速运动(binsyndng)(binsyndng)，当二者共线时为匀，当二者共线时为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动 （3 3）两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是）两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动匀加速直线运动 （

21、4 4）两个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动）两个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动(binsyndng)(binsyndng)，若合初度与合加速度在同一直线上，若合初度与合加速度在同一直线上，则合运动为匀变速直线运动，如图甲，不共线时为匀变速则合运动为匀变速直线运动，如图甲，不共线时为匀变速曲线运动，如图乙曲线运动，如图乙第二十三页，共37页。【例题【例题1 1】一船准备】一船准备(zhnbi)(zhnbi)渡河，已知水流速度为渡河，已知水流速度为v0=1m/sv0=1m/s，船在静，船在静水中的航速为水中的航速为v=2m/sv=2m/s，则：，则：要使船能够垂直要使船能够垂直地渡

22、过河去，那么应向何方划船？地渡过河去，那么应向何方划船？要使船能在最短时间内渡河，应向何方划船？要使船能在最短时间内渡河，应向何方划船？【答案【答案(d n)(d n)】=600 =600 垂直垂直于河岸于河岸v 渡河问题渡河问题(wnt)(wnt)第二十四页，共37页。【例例题题2 2】宽宽300300米米，河河水水流流速速3m/s3m/s，船船在在静静水水中中的的航航速速(hn(hn s)s)为为1m/s1m/s，则则该该船船渡渡河河的的最最短短时时间间为为 ，渡渡河河的的最最短短位位移移为为 。【答案【答案(d n)】第二十五页，共37页。v“绳绳+物物”问题问题(wnt)(wnt)【问

23、题综述】【问题综述】【问题综述】【问题综述】此类问题的关键是：此类问题的关键是：此类问题的关键是：此类问题的关键是：1.1.准确判断谁是合运动，谁是分运动；实际准确判断谁是合运动，谁是分运动；实际准确判断谁是合运动，谁是分运动；实际准确判断谁是合运动，谁是分运动；实际(shj)(shj)运动是合运动运动是合运动运动是合运动运动是合运动2.2.根据运动效果寻找分运动；根据运动效果寻找分运动；根据运动效果寻找分运动；根据运动效果寻找分运动；3.3.一般情况下，分运动表现在：一般情况下，分运动表现在：一般情况下，分运动表现在：一般情况下，分运动表现在：沿绳方向的伸长或收缩运动；沿绳方向的伸长或收缩运

24、动；沿绳方向的伸长或收缩运动；沿绳方向的伸长或收缩运动；垂直于绳方向的旋转运动。垂直于绳方向的旋转运动。垂直于绳方向的旋转运动。垂直于绳方向的旋转运动。4.4.根据运动效果认真做好运动矢量图，是解题的关键。根据运动效果认真做好运动矢量图，是解题的关键。根据运动效果认真做好运动矢量图，是解题的关键。根据运动效果认真做好运动矢量图，是解题的关键。5.5.对多个用绳连接的物体系统，要牢记在绳的方向上各点的速度大小相等。对多个用绳连接的物体系统，要牢记在绳的方向上各点的速度大小相等。对多个用绳连接的物体系统，要牢记在绳的方向上各点的速度大小相等。对多个用绳连接的物体系统，要牢记在绳的方向上各点的速度大

25、小相等。6.6.此类问题还经常用到微元法求解。此类问题还经常用到微元法求解。此类问题还经常用到微元法求解。此类问题还经常用到微元法求解。第二十六页，共37页。第二十七页，共37页。【例题【例题3】如图所示，纤绳以恒定速率】如图所示，纤绳以恒定速率(sl)v沿水平方向通过沿水平方向通过定滑轮牵引小船靠岸，当纤绳与水面夹角为定滑轮牵引小船靠岸，当纤绳与水面夹角为时，船靠岸的速时，船靠岸的速度是度是 ，若使船匀速靠岸，则纤绳的速度是，若使船匀速靠岸，则纤绳的速度是 。（填：。（填：匀速、加速、减速）匀速、加速、减速）【答案【答案【答案【答案(d n)(d n)】减速减速(jin s)第二十八页，共3

26、7页。【例题【例题4 4】如图所示，汽车】如图所示，汽车(qch)(qch)沿水平路面以恒定速沿水平路面以恒定速度度v v前进，则当拉绳与水平方向成前进，则当拉绳与水平方向成角时，被吊起的物角时，被吊起的物体体M M的速度为的速度为vM=vM=。【答案【答案【答案【答案(d n)(d n)】第二十九页，共37页。【例题【例题5】如图所示，以速度】如图所示，以速度v沿竖直杆匀速下滑的物体沿竖直杆匀速下滑的物体A，用细绳通过定滑轮拉动物体，用细绳通过定滑轮拉动物体B在水平桌面上运动在水平桌面上运动(yndng)，当绳与水平面夹角为，当绳与水平面夹角为时，物体时，物体B的速率为的速率为 ，【答案【答

27、案【答案【答案(d n)(d n)】vB=vsin vB=vsin第三十页，共37页。【例题【例题(lt)6】如图所示，】如图所示，A、B两物体用细绳相连，在水平面两物体用细绳相连，在水平面上运动，当上运动，当=450，=300时，物体时，物体A的速度为的速度为2 m/s，这时，这时B的的速度为速度为 。【答案【答案【答案【答案(d(d n)n)】第三十一页，共37页。v v“杆杆杆杆+物物物物”问题问题问题问题(wnt)(wnt)(wnt)(wnt)【问题综述】【问题综述】此类问题的关键此类问题的关键(gunjin)(gunjin)是：是：1.1.准确判断谁是合运动谁是分运动；实际运动是合运

28、动准确判断谁是合运动谁是分运动；实际运动是合运动2.2.根据运动效果寻找分运动；根据运动效果寻找分运动；3.3.一般情况下，分运动表现在：一般情况下，分运动表现在：沿杆方向的运动；沿杆方向的运动；垂直于杆方向的旋转运动。垂直于杆方向的旋转运动。4.4.根根据据运运动动效效果果认认真真做做好好运运动动矢矢量量图图，是是解解题题的的关关键键(gunjin)(gunjin)。5.5.要牢记在杆上各点沿杆的方向上的速度相等。要牢记在杆上各点沿杆的方向上的速度相等。6.6.此类问题还经常用到微元法求解。此类问题还经常用到微元法求解。第三十二页，共37页。【例例题题】如如图图所所示示，滑滑块块B以以速速度

29、度vB向向左左运运动动时时，触点触点(ch din)P的沿杆移动的速度如何？的沿杆移动的速度如何？【答案【答案【答案【答案(d n)(d n)】寻寻寻寻 找找找找 分分分分 运运运运 动动动动(yndng)(yndng)效果效果效果效果第三十三页，共37页。【例题】如图所示，长【例题】如图所示，长L L的杆的杆ABAB，它的两端在地板和竖直墙壁，它的两端在地板和竖直墙壁上，现拉上，现拉A A端由图示位置以速率端由图示位置以速率v v匀速向右运动，则匀速向右运动，则B B端坐标端坐标y y和和时间的函数时间的函数(hnsh)(hnsh)关系是：关系是：。B B端滑动的速度是端滑动的速度是 。【答案【答案【答案【答案(d n)(d n)】寻寻寻寻 找找找找(xnzho)(xnzho)分分分分运动效果运动效果运动效果运动效果第三十四页，共37页。第三十五页，共37页。第三十六页，共37页。第三十七页，共37页。