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1、曲线运动教案 第四章 曲线运动 1、利用物体做曲线运动的条件，判断合运动的轨迹是直线还是曲线。 2、考查分运动与合运动的特点。 3、根据平抛运动的分运动特点，解决平抛运动和类平抛运动问题。4、运用匀速圆周运动的基本知识，解决实际问题。 本章内容是每年的必考内容，特别是曲线运动的研究方法运动的合成与分解，平抛运动和圆周运动，并与实际联系较多，综合性较强，像与万有引力定律、电场、磁场、机械能守恒等的结合，望同学们在复习当中引起足够的重视。 第一节 曲线运动 运动的合成与分解 一、曲线运动 1、 曲线运动与直线运动的明显区别是：做曲线运动的物体_时刻在改变。 2、 在曲线运动中，质点在某一点的速度方
2、向是_。 3、 物体做曲线运动的条件是_，因此，做曲线运动的物体，其加速度的方向和速度的方向也不在同一条直线上。 二、运动的合成与分解 1、 一个 运动可以根据其效果分解为两个运动，这两个运动叫_，而那一个运动称为这两个运动的_。 2、 合位移是指物体实际运动的位移，分位移是指_，合速度是指_，分速度是指物体在各个分运动方向上的速度。 3、 合运动的位移、速度、加速度分别是两个分运动的位移、速度、加速度的_和。 4、 已知分运动求合运动叫做_，已知合运动求分运动叫做_。 5、 合运动与分运动可以是直线运动，也可以是曲线运动，一个曲线运动可以分解为两个方向上的直线运动。 一、曲线运动 1、特点：
3、质点的运动轨迹为曲线； 质点的速度时刻发生变化； 曲线运动一定是变速运动； 2、物体做曲线运动的条件： 物体做直线运动的条件：物体受到的合外力为零或者合外力不为零，但是合外力与初速度的方向在同一条直线上。 从运动学角度：物体的合加速度与合初 物体做曲线运动的条件 速度不在同一条直线上。 从动力学角度：物体的合外力与合初速 度不在同一条直线上。 下列说法正确的是 A、 物体在恒力作用下不可能做曲线运动 B、 物体在变力作用下一定作曲线运动 C、 物体在恒力作用下一定做匀变速运动 D、 曲线运动一定是变速运动 物体的轨迹是直线还是曲线，看的是力与速度的关系，如果二者在同一条直线上，做直线运动，否则
4、，做的就是曲线运动，与是否为恒力无关。如果受到的是恒力，则物体做匀变速运动。故此题答案为CD。 如图所示，塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A，小车下装有吊着的物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时，吊钩将物体 B向上吊起，A、B之间的距离以d = H 2t规律变化，则物体做 A、 速度大小不变的曲线运动 B、 速度大小增加的曲线运动 B C、 加速度大小方向均不变的曲线运动 D、 加速度大小方向均变化的曲线运动 二、运动的合成与分解 1、合运动与分运动的关系 等时性：分运动与合运动所经历的时间是相同的 独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动是独立的，不受其他运动的影响 等效性
5、 ：各分运动的效果与合运动的效果是相同的 2、运动的合成与分解 运动在进行合成与分解时遵循的是平行四边形法则，两分运动垂直时，满足 “绳拉物”问题：物体的实际运动就是合运动，我们要分解的就是实际运动。 如图所示，小车匀速向右运动，不计绳子的质量和一切摩擦阻力，物体A的受力情况是 A、 绳子的拉力大于A的重力 V车 B、 绳子的拉力小于A的重力 C、 绳子的拉力等于A的重力 D、 拉力先是大于重力，后变为小于重力 A 根据运动的分解可得如右图所示的分解图， VA = V车COS，由于小车做的是匀速运动，即V车不 变，而逐渐减小，COS逐渐增大，故物体A应该 加速向上运动，处于超重状态，故答案为A
6、。 VA 如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合 装置用来提升重物M，长杆的一端放在地上通过铰链连接形成 转轴，其端点恰好处于左侧滑轮的下方O点处，在杆的中点C 处拴一细绳，通过两个滑轮后挂上重物M，C点与O点距离L。 现在杆的另一端用力，使其逆时针匀速转动，由竖直位置以角 o速度 缓慢的转至水平， M 此过程中下述说法正确的是 O C A、 重物M作匀速直线运动 B、 重物M作匀变速直线运动 C、 重物M的最大速度是L D、 重物M的速度是先减小后增大 “船渡河”问题：小船在渡河的时候，一般都是同时参与两个运动， 相对于水的运动和随水的流动，此时要注意分运动的独立性和等时性。 现在有一小船要
7、渡河，河的宽度为d ，水流的速度为V1 ，船在静水中的速度为V2 ，求： 船要在最短时间内划到对岸，船头应该指向何方？渡河的时间t1为多少？位移x1为多少？ 船要沿最短路径划到对岸，船头应指向何方？渡河时间t2为多少？位移x2为多少？ 40m 有一小船正在渡河，如图所示，在离 对岸30m 时，其下游40m 处有一危险水域。假若水流的 危30 险速度为5 m/s ,为了使小船在到达危险水域之前到达对岸， 区那么，从现在起，小船相对于静水的最小速度应是多少？ 域、对物体做曲线运动条件的理解 当物体受到的合外力方向与速度方向夹角为锐角时，物体做曲线 运动的速率将增大，当物体受到的合外力方向与速度方向
8、夹角为 钝角时，物体做曲线运动的速率将减小，当物体受到的合外力方向 与速度方向夹角为直角时，物体做曲线运动的速率保持不变，即F1改变 速度的大小，F2改变速度的方向。 、对分运动与合运动的理解 F1 F2 F 合运动是物体的实际运动，而分运动产生的是同种效果。在对运动进行分解时，一定要分清那是合运动，那是分运动，两分运动要进行正交分解。进行等效合成时，要寻找两个分运动时间的联系等时性，这往往也是分析处理曲线运动问题的切入点。 . 关于运动的合成的说法中，正确的是 A合运动的位移等于分运动位移的矢量和B合运动的时间等于分运动的时间之和 C合运动的速度一定大于其中一个分运动的速度 D合运动的速度方
9、向与合运动的位移方向相同 . 物体在几个力的作用下处于平衡状态，若撤去其中某一个力而其余力的性质不变，物体的运动情况可能是 A静止 B匀加速直线运动C匀速直线运动 D匀速圆周运动 .某质点做曲线运动时 A.在某一点的速度方向是该点曲线的切线方向B.在任意时间内，位移的大小总是大于路程 C.在某段时间里质点受到的合外力可能为零D.速度的方向与合外力的方向必不在同一直线上 .一个质点在恒力F作用下，在xOy平面内从O点运动到A点的轨迹如图所示，且在A点的速度方向与x轴平行，则恒力F的方向不可能 yA.沿x轴正方向 B.沿x轴负方向C.沿y轴正方向 D.沿y轴负方向 . 做曲线运动的物体，在运动过程
10、中一定变化的物理量是 AA.速度 B.加速度 C.速率 D.合外力 .下列关于物体做曲线运动的说法，正确的是 A.曲线运动一定是变速运动B.有些曲线运动也可能是匀速运动 OxC.变速运动一定是曲线运动D.做曲线运动的质点的速度方向就是质点在曲线上这点的切线方向 .关于物体的运动，下列说法中正确的是 A. 物体做曲线运动时，它所受的合力一定不为零B. 做曲线运动的物体，有可能处于平衡状态 C. 做曲线运动的物体，速度方向一定时刻改变 D. 做曲线运动的物体，所受的合外力的方向有可能与速度方向在一条直线上 . 一条河宽400 m，船在静水中的速度是4 m/s，水流速度是5 m/s，则 A. 该船一
11、定不能垂直渡到河岸B. 当船头垂直河岸横渡时过河所用时间最短 C. 船横渡到对岸时，船对岸的最小位移为400 mD. 该船渡河的速度最小是4 m/s 9加速度不变的运动( ) A可能是直线运动 B可能是曲线运动C可能是匀速圆周运动 D一定是匀变速运动 C B 10.如图所示，蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升， Q 若在蜡块从A点开始匀速上升的同时，玻璃管从AB位置水 平向右做匀加速直线运动，则蜡块的实际运动轨迹可能是图 P 中的 R A直线P B曲线Q A D C曲线R D三条轨迹都有可能 11在加速度为a 的火车上，某人从窗口上相对于火车无初速度释放物体，在不计空气阻力的情况下，车上的人
12、看到物体的运动轨迹为 .竖直的直线 .倾斜的直线 .不规则的曲线 .抛物线 .运动员沿操场的弯道部分由向跑步时，速度越来越大，如图所示，他所受到的地面的水平力的方向正确的是 F . N . F F F . . C. D. . 如图所示,人在河岸上用轻绳拉船，若人以速度v匀速行进，则船将做 ,在图示时船的速度为 A.匀速运动 B.匀加速运动C.变加速运动 D.减速运动 v ( 第二节 抛体运动 1、 抛体运动是指_时，物体所做的运动。 2、 物体做抛体运动需具备两个条件_； _。 3、平抛运动是指_。 4、平抛运动的特点是_； _。 5、用实验探究平抛物体在水平方向上的规律思路是：设法通过实验得
13、到_；在平抛运动轨迹上找到每相隔相等时间，物体所到达的位置；_。 6、平抛运动可以分解为_和_。 7、平抛运动的轨迹是一条抛物线。 8、斜向上或斜向下抛出的物体只在重力作用下的运动叫做斜抛运动。 9、斜抛运动可以看做是_和_的合运动。 O VO X 一、平抛运动：只受重力，加速度等于g的匀变速曲线运动。 二、平抛运动的处理方法 平抛运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方 向上的自由落体运动，建立如右图所示的坐标系，设物体被 抛出后经历的时间为ts，则ts末，物体的水平速度为VO， Vo 22竖直速度Vy=gt ，合速度V=VO+(gt) tan = Vy/VO = gt/ VO 2 Vy
14、 ts内，在x轴上发生的位移X=Vot ，在y轴上发生的位移y= 1/2gt ，故合位移 22222 Y 为S= X+y =+ ，方向tan =y/x=gt/2v0 在这种问题当中，时间是联系两个分运动的桥梁，并且时间仅由下落的高度来决定，其他的像位移、速度、速度和位移的方向等均是由时间和水平初速度共同来决定。 关于平抛运动，下面的几种说法正确的是 A. 平抛运动是一种不受任何外力作用的运动 B. 平抛运动是曲线运动，它的速度方向不断改变，不可能是匀变速运动 C. 平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 D. 平抛运动的落地时间与初速度大小无关，而落地时的水平位移与抛
15、出点的高度有关 此题考查的是平抛运动的基本知识，正确答案是CD。 如图所示，将一小球以10 m/s的速度水平抛出， 落地时的速度方向与水平方向的夹角恰为45，不计空气阻 力，求： 小球抛出点离地面的高度？小球飞行的水平距离？小球沿斜面滑到底端时水平位移s；小球到达斜面底端时的速度大小 四、 和其他物体相关联的平抛运动 通常和自由落体联系在一起，解决相遇和追及问题，这时只要注意平抛运动在竖 直方向上做的是自由落体运动，以及运动的两物体在水平方向上的位移关系即可。 vA 如右图所示，在高度分别为hA、hB的 A vb 两处以vA、vB相向水平抛出A、B两个小物体，不计空气阻 B 力，已知它们的轨迹
16、交于C点，若使A、B两物体能在C处 hA C hB 相遇，应该是 A. vA必须大于vB B. A物体必须先抛 C. vB必须大于vA D. A、B必须同时抛 如右图，小球被悬挂在距离地面 A 的高度处，有一水平放置的手枪指向小球射击， VO P 枪口与的距离为，如果在发射子弹时，小 球同时下落，讨论子弹的速度至少多大时，才能 击中小球。 四、研究平抛运动的实验 、实验目的：描出平抛运动的轨迹；求平抛物体的初速度 、实验原理：利用平抛运动的特点和两个方向的中间桥梁时间，列出两个方向的运动学方程，消去时间得到初速度的表达式。 、实验器材：斜槽、白纸、图钉、方木板、小球、刻度尺、重锤、三角尺、铅笔
17、、铁架台 、实验步骤： 安装、调整斜槽：斜槽末端切线水平。 调整木板，确定坐标原点：原点应为小球在斜槽末端时，球心在木板上的投影。 描点，划轨迹：让小球多次从同一位置由静止滚下，用铅笔描点，并用平滑的曲线连起来。 计算初速的：选几个不同的点，测出不同点的、，用公式算出 ，再求平均值。 如图是小球在某一星球上做平抛运动的闪光照片，图中每个小方格的边长都是0.5cm。 已知闪光频率是Hz，那么重力加 速度g是 m/s2，小球的初速度是 m/s，小球通过A点时的 速率是 m/s。 这种题一定要注意第一个点并不一定就是初位置。从图中可以看出，相邻两个点之间的水平距离相等，可知相邻两个点之间的时间间隔相
18、等。在水平方向上： 在竖直方向上： ，频率为Hz，则.，故2m/s，VO=0.75 m/s 。由匀变速直线运动的推论可知，A点在竖直方向上的速度为VYA=8L / 2t =1 m/s ,故VA= VO2+VyA2 =1.25 m/s 、由于平抛运动是一种匀变速曲线运动，所以我们有，即在任意相等时间 内，速度的变化量都是相等的，并且的方向是竖直向下的。 2、两个有用的推论：如图所示，tan=V0/VY tan=X/Y= V0t/ gt = 2V0/VY 。 B 即tan=2tan由tan=2tan还可以证明处A点为水平位移的中 O X 点，同学们可以自己来完成证明。 A VO Vy V 3/对于
19、物体所做的平抛运动通常是分解为水平方向的匀速直线运动和 竖直方向的自由落体运动，但是有的时候为了处理问题的方便， VO Y 也不是一定要这样分解。下面看一个思考题：如图 所示，从倾角为的斜面顶端，以水平速度V0 抛 出，不计空气的阻力，则小球抛出后经过多少时间 离开斜面的距离最大？最大距离是大少？ 1. 关于平抛运动，下列说法正确的是 A.平抛运动是匀变速运动B.平抛运动是变加速运动 C.任意两段时间内速度变化量的方向相同D.任意两段相等时间内的速度变化量的大小相等 2. 一个物体以初速度v0水平抛出，在t时刻其竖直方向速度大小是v0，那么t为 A.v0/g B.2v0/g C.v0/2g D
20、.2v0/g 3. 做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是 A.大小相等，方向相同B.大小不等，方向不同C.大小相等，方向不同D.大小不等，方向相同 4. 人站在楼上水平抛出一个小球，球离手时速度为V0，落地时速度为V，忽略空气阻力，在图中能正确表示在同样时间内速度矢量的变化情况的是图 0.8m 5. 如图所示，在水平路面上一运动员驾驶摩托车跨越壕沟，壕沟两侧的高度差为0.8m. 2取g=10m/s，则运动员跨过壕沟所用的时间为 A3.2s B1.6s C 0.8s D 0.4s 6. 以速度v0水平抛出一个小球，如果从抛出到某时刻小球的竖直分位移与水平分位移 大小相等，以下判断正确的是 A.此
21、时小球的竖直分速度大小等于水平分速度大小 B此时小球的速度大小为2v0 C小球运动的时间为2v0 D、此时小球的速度方向与位移方向相同7. 两个物体做平抛运动的初速度之g A B V V 530 370 O V d c a b 比为21，若它们的水平射程相等，则它们抛出点离地面高度之比为 A.12 B.112 C.14 D.41 008、如图所示，两相对倾角分别为53和37，在顶点将两个球 以相同的速度分别向左、右水平抛出，小球都落在斜面上，不 计空气的阻力，则A、B两个小球落到斜面上的时间之比 A、1：1 B、3：4 C、4：3 D：16：9 9、如图所示，斜面上有a、b、c、d四个点，且a
22、b=bc=cd，从a点正上方的 O点以速度v水平抛出一个小球，它落在斜面上的b点。若小球O以速度2v 水平抛出，不计空气的阻力，则它落在斜面上的 A、 b和c之间的某一点 B、 c点 C、 c和d之间的某一点 D、 d点 10. 如图所示，将一小球以10 m/s的速度水平抛出，落地时的速度方向与水 平方向的夹角恰为45，不计空气阻力，求： 小球抛出点离地面的高度？小球飞行的水平距离？11、一固定的斜面倾角为，一物体从斜面上的A点平抛并落到斜面上的B点，试证明物体落在B点的速度与斜面的夹角为定值。 VO A Y B X 第三节 圆周运动 匀速圆周运动的概念 1、 质点沿圆周运动，如果_，这种运动
23、叫做匀速圆周运动。 2、 匀速圆周运动的各点速度不同，这是因为线速度的_时刻在改变。 描述匀速圆周运动的物理量 1、 匀速圆周运动的线速度大小是指做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值。方向沿着圆周在该点的切线方向。 2、 匀速圆周运动的角速度是指做圆周运动的物体与圆心所连半径转过的角度跟所用时间的比值。 3、 匀速圆周运动的周期是指_所用的时间。 线速度、角速度、周期 1、 线速度与角速度的关系是V=r ，角速度与周期的关系式是=2/T。 2、 质点以半径r=0.1m绕定点做匀速圆周运动，转速n=300r/min，则质点的角速度为_rad/s,线速度为_m/s。 3、 钟表秒针的运动周期
24、为_s，频率为_Hz，角速度为_rad/s。 向心力、相信加速度 1、 向心力是指质点做匀速圆周运动时，受到的总是沿着半径指向圆心的合力，是变力。 2、 向心力的方向总是与物体运动的方向_，只是改变速度的_，不改变线速度的大小。 3、 在匀速圆周运动中，向心加速度的_不变，其方向总是指向_，是时刻变化的，所以匀速圆周运动是一种变加速曲线运动。 4、 向心加速度是由向心力产生的，在匀速圆周运动中，它只描述线速度方向变化的快慢。 5、 向心力的表达式_。向心加速度的表达式_。 6、 向心力是按照效果命名的力，任何一个力或几个力的合力，只要它的作用效果是使物体产生_，它就是物体所受的向心力。 7、
25、火车拐弯时，如果在拐弯处内外轨的高度一样，则火车拐弯所需的向心力由轨道对火车的弹力来提供，如果在拐弯处外轨高于内轨，且据转弯半径和规定的速度，恰当选择内外轨的高度差，则火车所需的向心力完全由_和_的合力来提供。 8、 汽车通过拱桥或凹的路面时，在最高点或最低点所需的向心力是由_的合力来提供。 一、匀速圆周运动中，线速度、角速度、周期、频率、转速之间的关系 T=1/f =2/T=2f V=2r/T = 2rf =2n n=f 二、匀速圆周运动的特点 加速度的大小不变，方向总是指向圆心，时刻在改变，是变加速曲线运动，做匀速圆周运动的物体所受的合外力全部用来提供向心力，即合力的方向指向圆心。 三、向
26、心加速度、向心力 1、 根据F=ma 知，向心力和向心加速度的方向相同，都时刻指向圆心，时刻在发生变化。 2、 向心力的来源：可以是任何一个力，可以是任何一个力的分力，也可以是某几个力的合力。 质点做匀速圆周运动，则 A、 在任何相等的时间里，质点通过的位移都相等 B、 在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等 C、 在任何相等的时间里，质点运动的平均速度的都相等 D、 在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的角度都相等 此题考查的是曲线运动的特点，即位移、速度的方向变化。故此题选BD 在一个水平圆盘上有一个木块P，随圆盘一起 绕过O点的竖直轴匀速转动，下面说法正确的是 A、 圆盘匀速转
27、动的过程中，P受到的静摩擦力的方向指向圆心O点。 B、 圆盘匀速转动的过程中，P受到的静摩擦力为0。 C、 在转速一定得条件下，P受到的静摩擦力跟P到圆心O的距离成正比 D、 在P到圆心O的距离一定的条件下，P受到的静摩擦力的大小跟圆盘匀速转动的角速度成正比。 四、同轴传动、皮带传动和齿轮传动 两个或者两个以上的轮子绕着相同的轴转动时，不同轮子上的点具有相同的角速度，通过皮带传动的两个轮子上，与皮带接触的点具有相同的线速度，齿轮传动和皮带传动具有相同的规律。 如图所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点.左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r.b点在小轮上,b到小轮中
28、心的距离为r.c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上.若在传动过程中,皮带不打滑.则( ) Aa点与b点的线速度大小相等 Ba点与b点的角速度大小相等 Ca点与c点的线速度大小相等 Da点与d点的向心加速度大小相等 四、在竖直平面内做圆周运动的物体的临界问题 1、没有支持物的物体在竖直平面内做圆周运动 像用绳子拴住的小球，竖直轨道内侧运动的小球在竖直平面内运动，都属于没有支持物的物体在竖直平面内的圆周运动，此类问题我们只研究最高点和最低点两个特殊的位置。 2在最低点时，无论是绳子还是轨道，对物体提供的是向上的指向圆心的力，即F-mg=mv/r。 2在最高点时，绳子和轨道都不能给运动的物体提供向上的支持力，只能提供向下的拉力或者压力，即F+mg=mv/r，2在最高点的速度减小时，F也随着减小，当F减小为零时，我们有mg=mv/r，v=gr
