人教版必修二5.1《曲线运动》WORD教案2

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人教版必修二5.1《曲线运动》WORD教案2

第1节 曲线运动 结论:质点做曲线运动时,速度的方向是时刻改变的,任一时刻(或任一位置)的瞬时速度方向与这一时刻质点所在位置处的曲线的切线方向一致。‎ 可见,在曲线运动中合外力的作用效果可分成两个方面:产生切线方向的加速度a1,改变速度的大小;产生法线方向的加速度a2,改变速度的方向,这正是物体做曲线运动的原因。若a1=0,则物体的运动为匀速率曲线运动;而若a2=0,则物体的运动为直线运动。‎ ‎【例1】关于曲线运动,下列说法中正确的是( )‎ A.曲线运动一定是变速运动 B.变速运动一定是曲线运动 C.曲线运动可能是匀变速运动 D.变加速运动一定是曲线运动 ‎【解析】曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向,一定是变化的,所以曲线运动一定是变速运动。变速运动可能是速度的方向不变而大小变化,则可能是直线运动。当物体受到的合力是大小、方向不变的恒力时,物体做匀变速运动,但力的方向可能与速度方向不在一条直线上,这时物体做匀变速曲线运动。做变加速运动的物体受到的合力可能大小不变,但方向始终与速度方向在一条直线上,这时物体做变速直线运动。正确选项为A、C。‎ D A B C 图1-8‎ v0‎ ‎【例2】如图1-8所示,小钢球以初速度v0在光滑水平面上运动,受到磁铁的侧向作用而沿图示的曲线运动到D点,由此可知( )‎ A.磁铁在A处,靠近小钢球的一定是N极 B.磁铁在B处,靠近小钢球的一定是S极 C.磁铁在C处,靠近小钢球的一定是N极 D.磁铁在B处,靠近小钢球的磁极极性无法确定 ‎【解析】小钢球受磁铁的吸引而做曲线运动,运动方向只会向所受吸引力的方向偏转,因而磁铁位置只可能能在B处,不可能在A处或C处。又磁铁的N极或S极对小钢球都有吸引力,故靠近小钢球的磁极极性无法确定。正确选项为D。‎ ‎【例3】质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,若突然撤去F1,而保持F2、F3不变,则质点( )‎ A.一定做匀变速运动      B.一定做直线运动 C.一定做非匀变速运动     D.一定做曲线运动 ‎【解析】质点在恒力作用下产生恒定的加速度,加速度恒定的运动一定是匀变速运动。由题意可知,当突然撤去F1而保持F2、F3不变时,质点受到的合力大小为F1,方向与F1相反,故一定做匀变速运动。在撤去F1之前,质点保持平衡,有两种可能:一是质点处于静止状态,则撤去F1后,它一定做匀变速直线运动;其二是质点处于匀速直线运动状态,则撤去F1后,质点可能做直线运动(条件是F1的方向和速度方向在一条直线上),也可能做曲线运动(条件是F1的方向和速度方向不在一条直线上)。正确选项为A。‎ O x y P4‎ P1‎ P2‎ P3‎ ‎【例4】如图1-9所示为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机,P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与空间一固定坐标系的y轴平行。每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动。开始时,探测器以恒定速度v0向+x方向平移。‎ ‎(1)单独分别开动P1、P2、P3、P4,探测器将分别做什么运动?开动P2与开动P4,探测器的运动有何不同?‎ ‎(2)同时开动P2和P3,探测器将做什么运动?‎ 图1-9‎ ‎(3)若四个发动机能产生相同大小的推力,同时开动时探测器将做什么运动?‎ ‎【解析】(1)单独开动P1时,力沿-x方向,故探测器沿+x方向做匀减速直线运动,单独开动P3时,力沿+x方向,探测器沿+x方向做匀加速直线运动;单独开动P2或P4‎ 时,力沿+y方向或-y方向,探测器做匀变速曲线运动。但开动P2时,探测器在坐标系中第一象限做匀变速曲线运动,而单独开动P4时,探测器是在第四象限做匀变速曲线运动。‎ ‎(2)同时开动P2和P3,探测器受到沿+y方向和+x方向的力的作用,一边加速同时向+y方向偏转,在第一象限内做匀变速曲线运动。‎ b B A a c 图1-10‎ ‎(3)同时开动四个发动机,合外力为0,探测器仍沿+x方向以速度v0做匀速直线运动。‎ ‎【例5】如图1-10所示,物体在恒力F作用下沿曲线从点A运动到点B,这时突然使它所受的力反向,但大小不变,即由F变为-F。在此力的作用下,物体以后的运动情况,下列说法中正确的是( )‎ 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BA返回 ‎【解析】物体沿曲线从点A运动到点B(点B除外)的过程中,其所受恒力F的方向必定指向曲线的内侧。当运动到B点时,因恒力反向,由曲线运动的特点,物体运动的曲线轨迹必定向合力方向弯曲,可知物体以后只可能沿Bc运动。正确选项为A、B、D。‎ 图1-11‎ B C D ‎【例6】电动自行车绕图1-11所示的‎400m标准跑道运动,车上的车速表指针一直指在‎36km/h处不动。则下列说法中正确的是( )‎ A.电动车的速度一直保持不变 B.电动车沿弯道BCD运动过程中,车一直具有加速度 C.电动车绕跑道一周需40s,此40s内电动车的平均速度等于0‎ D.电动车在弯道上运动时,合外力方向不可能沿切线方向 ‎【解析】速度是矢量,不仅有大小,还有方向。电动车运动过程中车速表指针一直指在‎36km/h处不动,只能说明其速度大小保持不变,而运动过程中速度的方向在发生变化。而经过弯道时,速度方向始终沿弯道的切线方向,在不断发生变化,也就具有加速度,方向指向弯道的内侧。此加速度由电动车所受合外力提供,由牛顿第二定律可以推断,此合外力方向也必指向弯道内侧,而不可能沿切线方向。电动车绕跑道一周过程中位移为零,由平均速度概念可知,此过程中平均速度为零。正确选项为B、C、D。‎
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