2020-2021学年1.曲线运动学案

这是一份2020-2021学年1.曲线运动学案，共5页。学案主要包含了对曲线运动的位移和速度的理解，物体做曲线运动的条件等内容，欢迎下载使用。

学习目标
1.建立曲线运动的轨迹模型,强化速度的概念,加深运动与相互作用的观念。
2.借助数学极限思想,利用直线运动速度的定义建构曲线的速度模型;运用力与运动的观念,借助科学推理,来论证曲线运动的条件。
3.通过实验来探究曲线运动的速度方向。
4.通过分析生活中和实验中的现象,实事求是地分析成功与失败的原因,探寻曲线运动的本质,寻求解决曲线运动相关问题的方法。
自主预习
一、对曲线运动的位移和速度的理解
(1)曲线运动的定义:物体运动轨迹是 的运动。
(2)速度方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的 方向。
(3)曲线运动的特点:做曲线运动的质点,速度 时刻发生变化,即速度时刻发生变化,因此,曲线运动一定是 运动。
二、物体做曲线运动的条件
(1)从动力学角度看:物体所受 的方向与它的速度方向不在同一直线上。
(2)从运动学角度看:物体 的方向与它的速度方向不在同一直线上。
课堂探究
[情境设问]实验1:双手空中接球小游戏。
实验2:①演示“在一定高度自由释放一个小纸团”;
②演示“在同一高度水平抛出同一个纸团”。
一、曲线运动的速度方向
[情境设问]在第一个实验中你认为小球的运动轨迹是直线还是曲线?你真的看清楚了吗?你是如何判断出它的运动轨迹是直线还是曲线的?
[学生分组实验]旋转滴有墨水的小雨伞
实验说明:如图所示,在一张白色硬纸板中心扎一个小孔,将自制小雨伞从中间穿过。在雨伞边缘处滴加适量墨水,快速旋转伞柄,“雨滴”将飞出,在纸板上留下痕迹。
结论1:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的 方向。
结论2:曲线运动中速度的方向时刻 。
[科学推理与论证]请同学们结合你学习的数学知识,通过下图尝试证明结论1。
二、物体做曲线运动的条件
[情境设问]拿出一枚粉笔头,水平抛出后在空中(空气阻力较小,可认为合外力就是重力)将做曲线运动。
[提出问题]我们已经知道曲线运动是一种变速运动,根据力改变物体的运动状态,请大家思考曲线运动应该满足什么条件?
[科学探究]请每组同学在白纸上面呈现运动轨迹和力,结合老师的问题进行思考。
结论3:当物体所受的 的方向与它的速度方向 直线上时,物体做曲线运动。
[思考与讨论]粉笔头做曲线运动,它的速度方向、合力方向和运动轨迹之间满足什么样的关系?
[例题展示]
【例题1】 下图是一质点由A运动到C的轨迹曲线,画出曲线中A、B、C三点的速度方向。
【变式训练1】 在第23届冬奥会闭幕式上“北京八分钟”的表演中,轮滑演员在舞台上滑出漂亮的曲线轨迹(如图所示)。在此过程中轮滑演员的( )
A.速度始终保持不变
B.运动状态始终保持不变
C.速度方向沿曲线上各点的切线方向
D.所受合力方向始终与速度方向一致
【例题2】 在越野赛车时,一辆赛车在水平公路上减速转弯,从俯视图中可以看到赛车沿曲线由M向N行驶,下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向,正确的是( )
【变式训练2】
小钢球m以初速度v0在光滑水平面上运动,后受到磁极的侧向作用力而做曲线运动,从M点运动到N点,如图所示,过轨迹上M、N两点的切线划分了四个区域,由此可知,磁铁可能处在哪个区域( )

A.①区B.③区
C.②或④区D.均不可能
[课堂练习]
1.做曲线运动的物体,在运动过程中,一定变化的物理量是( )
A.速率B.速度C.加速度D.合外力
2.在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年大会的阅兵式中,空中梯队的表演震撼人心,更令人自豪的是,参阅飞机全部是国产先进飞机。如图所示,虚线为一架歼-15战斗机飞过天安门上空时的一段轨迹,P是轨迹上的一点。四位同学分别画出了带有箭头的线段甲、乙、丙、丁来描述飞机经过P点时的速度方向,其中描述最准确的是( )
A.甲B.乙C.丙D.丁
3.(多选)关于质点做曲线运动,下列描述中正确的是( )
A.做曲线运动的质点,瞬时速度的方向在曲线的切线方向上
B.质点做曲线运动时受到的合力一定是变力
C.质点做曲线运动时所受合力的方向与速度方向一定不在同一直线上
D.质点做曲线运动时速度的大小一定是时刻在变化的
4.
(多选)同学们到中国科技馆参观,看到了一个有趣的科学实验:如图所示,一辆小火车在平直轨道上匀速行驶,当火车将要从“∩”形框架的下方通过时,突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球,该小球越过框架后,又与通过框架的火车相遇,并恰好落回原来的孔中。下列说法正确的是( )
A.相对于地面,小球运动的轨迹是直线
B.相对于地面,小球运动的轨迹是曲线
C.小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力
D.小球能落回小孔是因为小球具有惯性,在水平方向保持与火车相同的速度
5.一质点做曲线运动,在运动的某一位置,它的速度方向、加速度方向以及所受合外力的方向之间的关系是( )
A.速度、加速度、合外力的方向有可能都相同
B.加速度方向与合外力的方向一定相同
C.加速度方向与速度方向一定相同
D.速度方向与合外力方向可能相同,也可能不同
核心素养专练
1.关于曲线运动,下列叙述中正确的是( )
A.物体做曲线运动时所受的合外力一定是变力
B.变速运动一定是曲线运动
C.当物体所受合外力的方向与物体速度方向不在同一直线上时,物体一定做曲线运动
D.当物体做曲线运动时,物体所受的合外力方向与物
体加速度方向不在同一直线上
2.“歼-20”是我国自主研发的一款新型隐形战机,图中虚曲线是某次“歼-20”离开跑道加速起飞的轨迹,虚直线是曲线上过飞机所在位置的切线,则空气对飞机作用力的方向可能是( )
A.沿F1方向B.沿F2方向
C.沿F3方向D.沿F4方向
3.老鹰在天空中飞翔,图中虚线表示老鹰在竖直平面内飞行的轨迹,关于老鹰在图示位置时的速度v及其所受合力F的方向可能正确的是( )

4.(多选)质点仅在恒力的作用下运动,运动过程中的一段轨迹如图所示,A、B是轨迹上两点,对应瞬时速度的方向如图所示,则( )
A.从A到B点速度方向改变30°
B.从A到B点速度方向改变90°
C.恒力的方向可能沿x轴正方向
D.恒力的方向可能沿y轴负方向
参考答案
自主预习
一、(1)曲线
(2)切线
(3)方向 变速
二、(1)合力
(2)加速度
课堂探究
结论1:切线
结论2:发生变化
结论3:合力 不在同一
[思考与讨论]
曲线运动的速度方向和合力方向夹着物体运动轨迹,并且速度方向和轨迹相切
【例题1】
例题分析:曲线运动的速度方向是轨迹上的任意一点的切线方向。运用数学知识做出正确解答。
例题解答:如图所示
【变式训练1】 C
【例题2】
例题分析:赛车做曲线运动,受到的合力应该指向运动轨迹弯曲的内侧,由于赛车是从M向N运动的,并且速度在减小,所以合力与赛车的速度方向的夹角要大于90°,C项正确。
例题解答:C
【变式训练2】 D
课堂练习
1.B 2.C 3.AC 4.BD 5.B
核心素养专练
1.C 2.C 3.B 4.BD