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知识像烛光,能照亮一个人,也能照亮无数的人。--培根
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知识像烛光,能照亮一个人,也能照亮无数的人。--培根
第五章 第1节 曲线运动
【学习目标】
1.做曲线运动的物体在某点的速度方向沿曲线在该点的切线方向。
2.曲线运动的速度方向在不断变化,因此曲线运动一定是变速运动。
3.当物体所受合力方向与速度方向不共线时,物体做曲线运动。
4.做曲线运动的物体所受合力的方向指向曲线弯曲的内侧。
5.研究曲线运动的基本方法:运动的合成与分解。
【课前学习】
一、 曲线运动的位移
1.建立坐标系:研究物体在平面内做曲线运动时,需要建立 坐标系。
2.位移的分解:如图所示,物体从O点运动到A点,位移大小为l,与x轴夹角为α,则在x方向的分位移为xA=lcos α,在y方向的分位移为yA= 。
二、曲线运动的速度
1.速度的方向:质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的 方向。
2.运动的性质:做曲线运动的质点的速度 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。
3.速度的描述
(1)用两个互相垂直的方向的分矢量表示速度,这两个分矢量叫做 。
(2)速度的分解:如图所示,物体沿曲线运动到A点,速度大小为v,与x轴夹角为θ,则在x方向的分速度为vx= ,在y方向的分速度为vy=vsin θ。
三、 运动描述的实例
1.蜡块的位置:如图所示,蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为vy,玻璃管向右匀速移动的速度设为vx。从蜡块开始运动的时刻计时,在时刻t,蜡块的位置P可以用它的x、y两个坐标表示x=vxt,y=vyt。
2.蜡块的速度:v=eq \r(vx2+vy2),方向满足tan θ=eq \f(vy,vx)。
3.蜡块的运动轨迹:y=eq \f(vy,vx)x,是一条 。
四、物体做曲线运动的条件
1.动力学角度:当物体所受合力的方向与它的速度方向 时,物体做曲线运动。
2.运动学角度:当物体的加速度方向与它的速度方向 时,物体做曲线运动。
【例题与变式】
例1 关于运动的性质,以下说法中正确的是( )
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.曲线运动一定是变加速运动
D.加速度不变的运动一定是直线运动
变式1 (多选)关于曲线运动的速度,下列说法正确的是( )
A.速度的大小与方向都在时刻变化
B.速度的大小不断发生变化,速度的方向不一定发生变化
C.速度的方向不断发生变化,速度的大小不一定发生变化
D.质点在某一点的速度方向就是轨迹上该点的切线方向
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( )
变式2 (多选)在光滑水平面上有一质量为2 kg的物体,受几个共点力作用做匀速直线运动。现突然将与速度反方向的2 N的力水平旋转90°,则关于物体运动情况的叙述正确的是( )
A.物体做速度大小不变的曲线运动
B.物体做加速度为eq \r(2) m/s2的匀变速曲线运动
C.物体做速度越来越大的曲线运动
D.物体做非匀变速曲线运动,其速度越来越大
例3 现在自然灾害日益严重,在救灾过程中有时不得不出动军用直升机为被困灾民空投物资。直升机空投物资时,可以停留在空中不动,设投出的物资离开飞机后由于降落伞的作用在空中能匀速下落,无风时落地速度为5 m/s。若飞机停留在离地面100 m高处空投物资,由于水平风的作用,使降落伞和物资获得1 m/s的水平向东的速度。求:
(1)物资在空中运动的时间;
(2)物资落地时速度的大小;
(3)物资在下落过程中水平方向移动的距离。
变式3 某研究性学习小组进行了如下实验:如图所示,在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水,水中放一个红蜡做成的小圆柱体R(R视为质点)。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合,在R从坐标原点以速度v0=3 cm/s匀速上浮的同时玻璃管沿x轴正方向做初速度为零的匀加速直线运动。
(1)同学们测出某时刻R的坐标为(4,6),此时R的速度大小为______cm/s,R的加速度大小为______cm/s2。
(2)R在上升过程中运动轨迹的示意图是______。
【目标检测】
1.(对曲线运动的理解)下列几种说法正确的是( )
A.物体受到变力作用,一定做曲线运动
B.物体受到恒力作用,一定做直线运动
C.物体所受的合力方向与速度方向有夹角时,一定做曲线运动
D.如果合力方
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