沪科技版（2020）必修第二册第五章 曲线运动第一节 曲线运动优秀导学案

这是一份沪科技版（2020）必修第二册第五章 曲线运动第一节 曲线运动优秀导学案，文件包含第1课曲线运动原卷版-高一物理同步精品讲义沪科版必修二doc、第1课曲线运动解析版-高一物理同步精品讲义沪科版必修二doc等2份学案配套教学资源，其中学案共39页， 欢迎下载使用。
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1、知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是一种变速运动
2、知道曲线运动的位移和瞬时速度的方向，能在曲线的轨迹图上画出各点的速度方向
3、知道物体做曲线运动的条件，理解牛顿第二定律对物体做曲线运动条件的解释
知识精讲
问题1：如何确定做曲线运动物体速度的方向?
问题2：物体做曲线运动的条件是什么?
问题3：如何研究曲线运动?
知识点01 曲线运动定义
一、曲线运动
1.曲线运动的定义：
物体运动轨迹是曲线的运动，称为“曲线运动”。做曲线运动的物体，速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。
2.曲线运动的速度方向
曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是曲线上该点的切线方向。
如图:火星飞出的方向为砂轮边缘上接触点的切线方向。
质点沿曲线从左向右运动，质点在A、B、C 三点的速度方向分别如下图：
注意事项（1）变速运动指速度变化的运动。速度的变化有：速度大小变化、速度方向变化、速度大小和方向都变化。在物体运动的过程中，即使速度大小不变，但方向变化，仍为曲线运动。
（2）做曲线运动的物体，不管速度大小是否变化，只要其方向变化，速度就会发生变化，因此曲线运动必定是变速运动。
（3）作直线运动的物体，如果速度方向不变，其大小变化，也称为变速运动。
【典例1】
下列说法正确的是（ ）
A．曲线运动的速度大小可以不变，但速度方向一定改变
B．曲线运动的速度方向可以不变，但速度大小一定改变
C．曲线运动的物体的速度方向不是物体的运动方向
D．曲线运动的物体在某点的速度方向即为该点的切线方向
【典例2】
下列关于曲线运动的描述中，正确的是（ ）
A. 物体受变力作用才可能做曲线运动
B. 物体受恒力作用也可能做曲线运动
C. 物体只要受到合外力作用就一定做曲线运动
D. 物体所受合外力为零，不可能做曲线运动
【即学即练1】
翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目．如图所示，翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下，过M点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过A、B、C三点．下列说法正确的是( )
A．过山车做匀速运动 B．过山车做变速运动
C．过山车受到的合外力等于零 D．过山车经过A、C两点时的速度方向相同
【即学即练2】
物体受到几个外力的作用而做匀速直线运动，如果撤掉其中的一个力，保持其他力不变，它可能做：
①匀速直线运动 ②匀加速直线运动
③匀减速直线运动 ④曲线运动
下列组合正确的是（ ）
A.①②③ B.②③
C.②③④ D.②④
知识点02 曲线运动的条件
曲线运动的条件：
（1）当物体所受的合力（加速度）与其速度方向不在同一直线上，物体做曲线运动。做曲线运动的物体受到的合外力方向总是指向曲线的凹侧，已知物体的曲线运动轨迹，可判断出物体所受合力的大致方向。
（2）判断物体是否做曲线运动，关键是看物体所受合力（或加速度）的方向与速度方向的关系，若两方向共线就是直线运动，不共线就是曲线运动。
演 示
观察钢球的运动轨迹
实验器材：
钢球、磁铁、带有斜槽的桌面
实验步骤
（1）让钢球从斜槽上沿直线下滑，在水平面上做直线运动。
（2）在钢球运动路线的正前方或旁边放一块磁铁观察钢球的运动。
实验结论：当物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。
1、物体做曲线运动的条件
（1）物体具有初速度。
（2）物体受到的合力的方向与速度方向不在同一条直线上，而是成一角度。
做曲线运动的物体，所受合力的方向总是与速度方向不共线且指向曲线的凹侧。
【典例1】
（多选）如图6－1－9所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B.这时，如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，下列说法正确的是（ ）
图6－1－9
A.物体不可能沿曲线Ba运动
B.物体不可能沿直线Bb运动
C.物体不可能沿曲线Bc运动
D.物体不可能沿原曲线由B返回A
【典例2】
2019年4月12日～14日，F1(世界一级方程式赛车锦标赛)中国大奖赛在上海举行．假如在弯道上高速行驶的赛车，突然后轮脱离赛车，关于脱离赛车后的车轮的运动情况，以下说法正确的是( )
A．仍然沿着汽车行驶的弯道运动
B．沿着与弯道垂直的方向飞出
C．沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道
D．上述情况都有可能
【即学即练1】
在足球场上罚任意球时，运动员踢出的足球，在行进中绕过“人墙”转弯进入了球门．守门员“望球莫及”，轨迹如图所示．关于足球在这一飞行过程中的受力方向和速度方向，下列说法中正确的是( )
A．合外力的方向与速度方向在一条直线上
B．合外力的方向沿轨迹切线方向，速度方向指向轨迹内侧
C．合外力方向指向轨迹内侧，速度方向沿轨迹切线方向
D．合外力方向指向轨迹外侧，速度方向沿轨迹切线方向
【即学即练2】
一物体由静止开始下落一小段时间后，突然受一恒定水平风力的影响，但着地前一小段时间风突然停止，则其运动轨迹的情况可能是（ ）
A． B． C． D．
知识点03
1.做曲线运动的物体，所受合力的方向总是与速度方向不共线且指向曲线的凹侧。
v
F
轨迹
凹
凸
轨迹
2.直线运动和曲线运动以及匀变速和变加速运动的判定
判断直线还是曲线运动关键看a 与v 是否同一直线；判断匀变速还是变加速关键看a 是否恒定。
【典例1】
如图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，下列说法中正确的是( )
A．D点的速率比C点的速率大
B．A点的加速度与速度方向的夹角小于90°
C．A点的加速度比D点的加速度大
D．从A到D加速度与速度方向的夹角先增大后减小
【典例2】
质点沿如图所示的轨迹从A点运动到B点，已知其速度逐渐减小，图中能正确表示质点在C点处受力的是( )
A B C D
【即学即练1】
如图所示，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( )
A．物体的速度可能不变
B．物体的速度方向一定变化
C．a点的速度方向由a指向b
D．ab段的位移大小一定大于路程
能力拓展
曲线运动的轨迹特点：做曲线运动的物体，总是要受到与运动方向不在同一直线上的力的作用，使其运动轨迹发生改变，改变后的轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间。
分层提分
题组A 基础过关练
一、单选题
1．一物体由M点到N点做曲线运动，物体运动轨迹和过C点时物体速度v、加速度a、合外力F的方向如下图所示，以下选项能正确反映它们的关系的是（ ）
A．B．
C．D．
2．一个钢球在水平桌面上做直线运动，在其经过的路径旁放一块磁铁，则钢球的运动路径就发生改变，如图所示，由此可知（ ）
A．当物体受到合外力作用时，其运动方向一定发生改变
B．当物体受到合外力作用时，其惯性就消失了
C．当物体所受合力的方向与初速度方向不共线时，其运动方向发生改变
D．当物体所受合力的方向与初速度方向垂直时，其运动方向才发生改变
3．如图所示，一个在水平桌面上向右做直线运动的钢球，如果在它运动路线的旁边放一块磁铁，则钢球可能的运动轨迹是（ ）
A．轨迹①B．轨迹②C．轨迹③D．以上都有可能
4．东京奥运全红婵以“完美一跳”而使金牌生辉，荣耀乡里，这是运动员平时刻苦训练所结硕果。如图所示，虚线是跳水运动员在某次训练中，运动员离台后其头部在空中轨迹示意图。A为曲线轨迹起始点，B为轨迹最高点，C点的切线沿竖直方向，D点是即将入水点。关于运动员头部在空中运动下述正确的是（ ）
A．在A处速度和加速度都沿竖直方向B．在B加速度向下，速度沿水平方向
C．在C处速度和加速度都沿水平方向D．在D处速度向下，加速度向上
5．某质点沿光滑水平面在水平恒力F作用下，从A点运动到B点，轨迹如图所示。若经过B点时，力F突然撤去，则它从B点开始可能沿图中的哪条虚线运动（ ）
A．aB．bC．cD．d
6．下列说法中正确的是（ ）
A．物体做曲线运动时，速度可能是均匀变化的
B．物体在恒力作用下不可能做匀变速曲线运动
C．物体做曲线运动的速度大小一定是变化的
D．物体做曲线运动时，其合力的方向有可能与速度方向相同
题组B 能力提升练
1．如图所示，红蜡块能在玻璃管的水中匀速上升，若红蜡块在A点匀速上升的同时，使玻璃管水平向右做直线运动，则红蜡块实际运动：若玻璃管做匀速运动，其轨迹为曲线______；若玻璃管做匀加速运动，其轨迹为曲线______；若玻璃管做匀减速运动，其轨迹为曲线______。（选填Q、P或R）
2．如图所示，水平桌面上放一个斜槽，一个小钢球从斜槽上端滑下来。不放置磁铁时，小钢球从斜槽上滑下来后，在水平桌面上做_________（选填“直线”或“曲线”）运动。按照如图所示在小钢球运动路线的旁边放置一块磁铁，小钢球从斜槽上滑下来后，在水平桌面上做_________（选填“直线”或“曲线”）运动。
3．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。图中a、b、c、d为其中四条运动轨迹，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______（填“在”或“不在”）同一直线上时，物体做曲线运动。
4．如图所示，质量为m的物体受到4个共点力的作用下正在作匀速直线运动，速度方向与F1、F3方向恰在一直线上，则
(1)若只撤去F1，则物体将作_________________运动;
(2)若只撤去F2，则物体将作_________________运动;
(3)若只撤去F3，则物体将作_________________运动;
(4)若只撤去F4，则物体将作_________________运动.
5．如图是一只网球落地后运动过程的频闪照片，比较图中所示的A、B两个位置，网球在位置A的瞬时速度______填“较大”或“较小。请你在图中画出A、B两个位置网球的瞬时速度方向，并说明网球在哪个位置时速度为水平方向。____________
6．“嫦娥奔月”不只是一个传说，我国已进行了两次“嫦娥奔月”的实验。图甲为“嫦娥”一号卫星飞行轨迹示意图，图乙为“嫦娥”二号卫星飞行轨迹示意图，其中“嫦娥”二号卫星缩短了绕地飞行的过程。
(1)若不考虑月地距离的变化，则( )
A．“嫦娥”一号卫星奔月的路程较长
B．“嫦娥”二号卫星奔月的路程较长
C．“嫦娥”一号卫星奔月的位移较大
D．“嫦娥”二号卫星奔月的位移较大
(2)请在图中画出卫星经过A、B两处时的速度方向。______、______
题组C 培优拔尖练
1．跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动，我国跳水队多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。图中虚线描述的是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中，除运动员入水前一段时间外，在哪几个位置头部的速度方向与入水时速度v的方向相同？在哪几个位置与速度v的方向相反？在图中标出这些位置。
2．我国于2003年10月15日成功发射了“神舟”五号载人宇宙飞船。假如航天员杨利伟在飞船中抛出一个小球，小球的运动轨迹将是怎样的？为什么？
3．如图是抛出的铅球运动轨迹的示意图（把铅球看成质点）．画出铅球沿这条曲线运动时在A、B、C、D、E各点的速度方向，及铅球在各点的受力方向（空气阻力不计）．