物理必修 第二册曲线运动学案

这是一份物理必修 第二册曲线运动学案，共11页。学案主要包含了问题探究1，知识点1，问题探究2，知识点2.1，知识点2.2，问题探究3，知识点3，问题探究4等内容，欢迎下载使用。

(1)微粒离开砂轮瞬间速度方向如何？
(2)微粒在离开砂轮前速度是否变化？
(3)微粒做曲线运动时，加速度可以是零吗？为什么？
【知识点1】曲线运动的速度方向
1．质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向．
2．在曲线运动中，速度的方向是变化的，所以曲线运动是变速运动．
【问题探究2】飞机投放炸弹，炸弹的运动轨迹为什么是向下弯曲的？
【知识点2.1】物体做曲线运动的条件
1．动力学条件：合力方向与物体的速度方向不在同一直线上．
这包含三个层次的内容：①初速度不为零；②合力不为零；③合力方向与速度方向不共线．
2．运动学角度：物体加速度的方向与速度的方向不在同一直线上时，物体做曲线运动．
【知识点2.2】曲线运动中合力方向、速度方向与轨迹的关系
做曲线运动的物体有以下特点：
(1)速度方向沿轨迹的切线方向．
(2)合力指向轨迹的凹侧．
(3)轨迹夹在合力方向和速度方向之间．
(4)合力方向不变时，速度方向越来越趋近合力的方向．
【问题探究3】竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个蜡块能在水中以0.3 m/s的速度匀速上浮．在蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管沿水平方向向右匀速运动，测得蜡块实际运动方向与水平方向成37°角，如图2所示．若玻璃管的长度为0.9 m，在蜡块从底端上升到顶端的过程中，玻璃管沿水平方向的移动速度和沿水平方向运动的距离分别为________m/s和________m．(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)
【知识点3】运动的合成与分解
1．合运动与分运动：如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就是合运动(选填“合运动”或“分运动”)，同时参与的几个运动就是分运动．
2．运动的合成与分解：由分运动求合运动的过程，叫作运动的合成；由合运动求分运动的过程，叫作运动的分解．
3．运动的合成与分解遵从矢量运算法则．
【问题探究4】如图所示，跳伞运动员打开降落伞后正在从高空下落．
(1)跳伞员在无风时竖直匀速下落，有风时跳伞员的实际运动轨迹还竖直向下吗？竖直方向的运动是跳伞员的合运动还是分运动？
(2)已知跳伞员的两个分运动的速度，怎样求跳伞员的合速度？
【知识点4.1】物体运动性质和轨迹的判断方法
1．分析两个互成角度的直线运动的合运动的性质时，应先求出合运动的合初速度v0和合加速度a，然后进行判断．
(1)曲、直判断：加速度或合力与速度方向eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(共线：直线运动,不共线：曲线运动))
(2)是否为匀变速的判断：加速度或合力eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(变化：变加速运动,不变：匀变速运动))
2．两个互成角度的直线运动的合运动轨迹的判断：
轨迹在合初速度v0与合加速度a之间，且向合加速度一侧弯曲．
【知识点4.2】船渡河问题
1．运动分析：小船渡河时，同时参与了两个分运动：一个是船相对水的运动(即船在静水中的运动)，一个是船随水漂流的运动．
2．两类常见问题：
(1)渡河时间问题：①渡河时间t取决于河宽d及船沿垂直河岸方向上的速度大小，即t＝eq \f(d,v⊥).
②若要渡河时间最短，只要使船头垂直于河岸航行即可，如图所示，此时t＝eq \f(d,v船).
(2)最短位移问题：①若v水v船，如图乙所示，从出发点A开始作矢量v水，再以v水末端为圆心，以v船的大小为半径画圆弧，自出发点A向圆弧作切线即为船位移最小时的合运动的方向．这时船头与河岸夹角θ满足cs θ＝eq \f(v船,v水)，最短位移x短＝eq \f(d,cs θ).
【问题探究5】如图所示，一人正练习投掷飞镖，如果不计空气阻力，
(1)飞镖投出后，受力情况怎样？其加速度的大小和方向是怎样的？
(2)飞镖的运动是匀变速运动，还是变加速运动？运动轨迹如何？
【知识点5】平抛运动的速度
以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立如图所示的平面直角坐标系．
(1)水平方向：不受力，加速度是0，水平方向为匀速直线运动，vx＝v0.
(2)竖直方向：只受重力，由牛顿第二定律得到：mg＝ma，所以a＝g；竖直方向的初速度为0，所以竖直方向为自由落体运动，vy＝gt.
(3)合速度
大小：v＝eq \r(vx2＋vy2)＝eq \r(v02＋gt2)；
方向：tan θ＝eq \f(vy,vx)＝eq \f(gt,v0)(θ是v与水平方向的夹角)．
【问题探究6】1．既然平抛运动是匀变速运动，那么匀变速直线运动的规律能否直接用于平抛运动？
2．如图所示，投出篮球的运动轨迹与平抛运动相似吗？轨迹有什么特点？从哪一点以后的运动与平抛运动相同？要确定篮球在任意时刻的速度和位置， 应该怎么办？
【知识点6】平抛运动的位移与轨迹
1．水平位移：x＝v0t①
2．竖直位移：y＝eq \f(1,2)gt2②
3．轨迹方程：由①②两式消去时间t，可得平抛运动的轨迹方程为y＝eq \f(g,2v02)x2，由此可知平抛运动的轨迹是一条抛物线．
【问题探究7】1．如图所示，若不计空气阻力，从运动的角度分析，排球和铅球的运动有什么共同点？
2．①尝试导出如图所示的斜抛运动轨迹的关系式．讨论这个关系式中物理量之间的关系，看看能够得出哪些结论．
②以上讨论有一个前提，即空气阻力可以忽略．如果做斜抛运动的物体的速度不大，例如用手抛出一个石块，这样处理的误差不大．但是物体在空气中运动时，速度越大，阻力也越大，所以，研究炮弹的运动时就不能忽略空气阻力．根据你的推测，炮弹运动的实际轨迹大致是怎样的？
【知识点7】一般的抛体运动
物体被抛出时的速度v0沿斜上方或斜下方时，物体做斜抛运动(设v0与水平方向夹角为θ)．
(1)水平方向：物体做匀速直线运动，初速度v0x＝v0cs θ.
(2)竖直方向：物体做竖直上抛或竖直下抛运动，初速度v0y＝v0sin θ.如图2所示．
章末试题演练
班级： 学号： 姓名：
一、选择题
1．物体做曲线运动时，下列情况不可能的是( )
A. 速度的大小不变而方向改变B. 速度的大小改变而方向不变
C. 加速度的大小和方向都不变D. 加速度的大小不变而方向改变
2．运动员踢出足球，若不计空气阻力，下列对足球在空中运动过程的说法中正确的是( )
A. 加速度的大小和方向均不变，是匀变速曲线运动
B. 加速度大小和方向均改变，是非匀变速曲线运动
C. 加速度大小不变，方向改变，是非匀变速曲线运动
D. 以上说法均不正确
3．斜向上方抛出一个物体，在物体运动到最高点时，关于物体的速度和加速度，以下说法中正确的是
A. 速度为零，加速度不为零B. 速度不为零，加速度不为零
C. 速度为零，加速度也为零D. 速度不为零，加速度为零
4．一个小球在水平桌面上运动，当小球运动至P点时，开始受到某力的作用，轨迹如图所示，AP为直线，PB为曲线．以下说法中正确的是( )
A. 该外力可能沿x轴正方向B. 该外力可能沿x轴负方向
C. 该外力可能沿y轴正方向D. 该外力可能沿y轴负方向
5．若已知物体运动的初速度v0的方向及它受到的恒定的合力F的方向，如图所示，则物体运动的轨迹可能是 ( )
A. B.
C. D.
6．一个做平抛运动的物体，初速度为9.8 m/s，经过一段时间，它的末速度与竖直方向的夹角为30°，重力加速度g取9.8 m/s2，则它下落的时间约为 ( )
A. 0.58 sB. 1.00 sC. 1.41 sD. 1.73 s
7．在同一水平直线上的两位置分别沿同一方向抛出两小球A和B，其运动轨迹如图所示，不计空气阻力.要使两球在空中相遇，则必须( )
A. 先抛出A球B. 先抛出B球
C. 同时抛出两球D. 使两球质量相等
8．甲、乙两船在同一河流中同时开始渡河，河水流速为v0，船在静水中的速率均为v，甲、乙两船船头均与河岸成θ角，如图所示，已知甲船恰能垂直到达河正对岸的A点，乙船到达河对岸的B点，A、B之间的距离为L，则下列判断正确的是 ( )
A. 乙船先到达对岸
B. 若仅是河水流速v 0增大，则乙船的渡河时间变长
C. 不论河水流速v 0如何改变，只要适当改变θ角，甲船总能到达正对岸的A点
D. 若仅是河水流速v 0增大，则两船到达对岸时，两船之间的距离仍然为L
9．一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶．如图分别画出了汽车减速转弯时所受合力F的四种方向，可能正确的是
A. B.
C. D.
10．路灯维修车如图所示，车上带有竖直自动升降梯．若一段时间内车匀加速向左沿直线运动的同时梯子匀加速上升，则关于这段时间内站在梯子上的工人的描述正确的是( )
A. 工人相对地面的运动轨迹一定是曲线
B. 工人相对地面的运动轨迹一定是直线
C. 工人相对地面的运动轨迹可能是直线，也可能是曲线
D. 工人受到的合力可能是恒力，也可能是变力
11．如图所示是某种“研究甲抛物体的运动”的实验装置．a小球从斜槽末端水平飞出时离地面的高度与b小球离地面的高度均为H，此瞬间电路断开使电磁铁释放b小球，最终两小球同时落地．该结果表明 ( )
A. 两小球落地速度的大小相同
B. 两小球在空中运动的时间相等
C. a小球在竖直方向的分运动与b小球的运动不同
D. 两小球在空中运动时的速度相等
12．如图所示，窗子上、下沿间的高度H=1.6 m，墙的厚度d=0.3 m，某人在离墙壁L=1.2 m、距窗子上沿ℎ=0.2 m处的P点，将可视为质点的小物体以速度v水平抛出，小物体直接穿过窗口并落在水平地面上，g取10 m/s2.则v的取值范围是 ( )
A. 0