物理必修2 第一章 曲线运动
高一物理人教版必修二《曲线运动》教案

曲线运动一.曲线运动的位移和速度1.曲线运动的位移(1)建立坐标系:研究在同一平面内做曲线运动的位移时,应选择平面直角坐标系。
(2)对于做曲线运动的物体,其位移应尽量用坐标轴方向的分矢量来表示。
2.曲线运动的速度(1)速度的方向:质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向。
(2)速度的描述:曲线运动的速度可以分解为互相垂直的两个分速度,在分解时遵循平行四边形定则。
在如图所示的分解图中,两个分速度的大小分别为v x=v cos θ,v y=v sin θ。
3.曲线运动的性质及分类(1)性质:速度是矢量,由于速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动一定是变速运动。
(2)分类:①匀变速曲线运动:加速度恒定。
①非匀变速曲线运动:加速度变化。
【例1】如图所示,小锐同学正在荡秋千,他经过最低点P时的速度方向是()A.a方向B.b方向C.c方向D.d方向解析曲线运动中某一点的速度方向为该点的切线方向,故沿b方向。
【活学活用1】做曲线运动的物体,在运动过程中,一定发生变化的物理量是()A.速率B.速度C.加速度D.合力解析曲线运动物体的速度方向一定变化,但大小可能变,也可能不变,B正确,A错误;做曲线运动的物体所受合外力一定不为零,一定具有加速度,但合外力、加速度可能不变,也可能变化,故C、D 错误。
答案B【活学活用2】如图所示,物体沿曲线由a点运动至b点,关于物体在ab段的运动,下列说法正确的是()A.物体的速度可能不变B.物体的速度不可能均匀变化C.a点的速度方向由a指向bD.ab段的位移大小一定小于路程解析做曲线运动的物体速度方向时刻改变,即使速度大小不变,速度方向也在不断发生变化,故选项A错误;做曲线运动的物体必定受到力的作用,当物体所受力为恒力时,物体的加速度恒定,速度均匀变化,故选项B错误;a点的速度沿a点的切线方向,故选项C错误;做曲线运动的物体的位移大小必小于路程,故选项D正确。
答案D二.运动的合成与分解 (1)合运动与分运动①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,参与的几个运动就是分运动。
高中物理人教版必修二知识点总结

高中物理人教版必修二知识点总结1高中物理必修二学问点总结:曲线运动1.在曲线运动中,质点在某一时刻(某一位置)的速度方向是在曲线上这一点的切线方向。
2.物体做直线或曲线运动的条件:(已知当物体受到合外力F作用下,在F方向上便产生加速度a)(1)若F(或a)的方向与物体速度v的方向相同,则物体做直线运动;(2)若F(或a)的方向与物体速度v的方向不同,则物体做曲线运动。
3.物体做曲线运动时合外力的方向总是指向轨迹的凹的一边。
4.平抛运动:将物体用肯定的初速度沿水平方向抛出,不计空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动。
分运动:(1)在水平方向上由于不受力,将做匀速直线运动;(2)在竖直方向上物体的初速度为零,且只受到重力作用,物体做自由落体运动。
5.以抛点为坐标原点,水平方向为x轴(正方向和初速度的方向相同),竖直方向为y轴,正方向向下.6.①水平分速度:②竖直分速度:③t秒末的合速度④任意时刻的运动方向可用该点速度方向与x轴的正方向的夹角表示7.匀速圆周运动:质点沿圆周运动,在相等的时间里通过的圆弧长度相同。
8.描述匀速圆周运动快慢的物理量(1)线速度v:质点通过的弧长和通过该弧长所用时间的比值,即v=s/t,单位m/s;属于瞬时速度,既有大小,也有方向。
方向为在圆周各点的切线方向上9.匀速圆周运动是一种非匀速曲线运动,因此线速度的方向在时刻转变(2)角速度:ω=φ/t(φ指转过的角度,转一圈φ为),单位rad/s或1/s;对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度是恒定的(3)周期T,频率:f=1/T(4)线速度、角速度及周期之间的关系:10.向心力:向心力就是做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力,向心力只转变运动物体的速度方向,不转变速度大小。
11.向心加速度:描述线速度改变快慢,方向与向心力的方向相同,12.留意:(1)由于方向时刻在变,所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断转变的变加速运动。
高中物理必修二第一章曲线运动知识点归纳

必修二知识点第一章曲线运动(一)曲线运动的位移研究物体的运动时,坐标系的选取十分重要.在这里选择平面直角坐标系.以抛出点为坐标原点,以抛出时物体的初速度v0方向为x轴的正方向,以竖直方向向下为y轴的正方向,如下图所示.当物体运动到A点时,它相对于抛出点O的位移是OA,用l表示.由于这类问题中位移矢量的方向在不断变化,运算起来很不方便,因此要尽量用它在坐标轴方向的分矢量来表示它.由于两个分矢量的方向是确定的,所以只用A点的坐标(x A、y A)就能表示它,于是使问题简化.(二)曲线运动的速度1、曲线运动速度方向:做曲线运动的物体,在某点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.2.对曲线运动速度方向的理解如图所示,AB割线的长度跟质点由A运动到B的时间之比,即=,等于AB过程中平均速度的大小,其平均速度的方向由A指向B.当B非常非常接近A时,AB割线变成了过A点的切线,同时Δt变为极短的时间,故AB间的平均速度近似等于A点的瞬时速度,因此质点在A点的瞬时速度方向与过A点的切线方向一致.(三)曲线运动的特点1、曲线运动是变速运动:做曲线运动的物体速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动是变速运动.(曲线运动是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动)2、做曲线运动的物体一定具有加速度曲线运动中速度的方向(轨迹上各点的切线方向)时刻在发生变化,即物体的运动状态时刻在发生变化,而力是改变物体运动状态的原因,因此,做曲线运动的物体所受合力一定不为零,也就一定具有加速度.(说明:曲线运动是变速运动,只是说明物体具有加速度,但加速度不一定是变化的,例如,抛物运动都是匀变速曲线运动.)(四)物体做曲线运动的条件:物体所受的合外力的方向与速度方向不在同一直线上,也就是加速度方向与速度方向不在同一直线上.(只要物体的合外力是恒力,它一定做匀变速运动,可能是直线运动,也可能是曲线运动)当物体受到的合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,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的夹角为钝角时,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的方向垂直时,该力只改变速度方向,不改变速度的大小.(五)曲线运动的轨迹做曲线运动的物体,其轨迹向合外力所指一方弯曲,若已知物体的运动轨迹,可判断出物体所受合力的大致方向.速度和加速度在轨迹两侧,轨迹向力的方向弯曲,但不会达到力的方向.(六)运动的合成与分解的方法1、合运动与分运动的定义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,那几个运动就是分运动.物体的实际运动一定是合运动,实际运动的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度,而分运动的位移、速度、加速度是它的分位移、分速度、分加速度.2、合运动与分运动的关系3、合运动与分运动的求法运动的合成与分解的方法:运动的合成与分解是指描述运动的各物理量,即位移、速度、加速度的合成与分解,由于它们都是矢量,遵循平行四边形定则(或进行正交分解).(1)如果两个分运动都在同一条直线上,需选取正方向,与正方向同向的量取“+”,与正方向反向的量取“-”,则矢量运算简化为代数运算.(2)如果两个分运动互成角度,则遵循平行四边形定则(如图所示).(3)两个相互垂直的分运动的合成:如果两个分运动都是直线运动,且互成角度为90°,其分位移为s 1、s 2,分速度为v 1、v 2,分加速度为a 1、a 2,则其合位移s 、合速度v 和合加速度a ,可以运用解直角三角形的方法求得,如图所示.合位移大小和方向为s =,tan θ=. 合速度大小和方向为v =,tan φ=. 合加速度的大小和方向为:a =,tan α=.(4)运动的分解方法:理论上讲一个合运动可以分解成无数组分运动,但在解决实际问题时不可以随心所欲地随便分解.实际进行运动的分解时,需注意以下几个问题:①确认合运动,就是物体实际表现出来的运动.②明确实际运动是同时参与了哪两个分运动的结果,找到两个参与的分运动.③正交分解法是运动分解最常用的方法,选择哪两个互相垂直的方向进行分解是求解问题的关键. 特别提醒a 合运动一定是物体的实际运动(一般是相对于地面的).b 不是同一时间内发生的运动、不是同一物体参与的运动不能进行合成.c 对速度进行分解时,不能随意分解,应该建立在对物体的运动效果进行分析的基础上.d 合速度与分速度的关系当两个分速度v 1、v 2大小一定时,合速度的大小可能为:|v 1-v 2|≤v ≤v 1+v 2,故合速度可能比分速度大,也可能比分速度小,还有可能跟分速度大小相等.4、运动的合成与分解是研究曲线运动规律最基本的方法,它的指导思想就是化曲为直,化变化为不变,化复杂为简单的等效处理观点.在实际问题中应注意对合运动与分运动的判断.合运动就是物体相对于观察者所做的实际运动,只有深刻挖掘物体运动的实际效果,才能正确分解物体的运动.(七)如图所示,用v 1表示船速,v 2表示水速.我们讨论几个关于渡河的问题. θsin d s =。
教科版必修2第一章 第一节 曲线运动课件

D、可能沿原曲线由 B 返回 A 、
思考与讨论: 思考与讨论: 飞机扔炸弹,分析为什么炸弹做曲线运 飞机扔炸弹,分析为什么炸弹做曲线运 动? 分析: 分析:炸弹离开飞机后由于 惯性, 惯性,具有与飞机同样的初 速度,且受重力, 速度,且受重力,初速度与 重力成90 重力成90。,所以做曲线运 动。
做曲线运动的物体运动轨迹 运动轨迹、 问 做曲线运动的物体运动轨迹、速度方向 题 与其所受合外力方向三者位置关系如何? 与其所受合外力方向三者位置关系如何? 合外力方向三者位置关系如何 1 v1 v2 G v
G F G
v3
物体运动轨迹夹在速度方向和合外力 方向之间
问 做曲线运动的物体运动轨迹弯曲方向 做曲线运动的物体运动轨迹弯曲方向 题 与其所受合外力方向有什么关系呢? 与其所受合外力方向有什么关系呢? 合外力方向有什么关系呢 2 v1 v2 G v
物 体 运 动 性 质
合外力为零或不受外力 物体做匀速直线运动或静止
同一直线上 变速直线运动 合外力方向
合外力不为零
速度方向 不在同一直线上 曲线运动
[课堂训练 课堂训练] 课堂训练 关于曲线运动,下列说法正确的是 关于曲线运动,下列说法正确的是…….( AB ) A 曲线运动一定是变速运动 B 曲线运动速度的方向不断变化,但速度的 曲线运动速度的方向不断变化, 大小可以不变 C 曲线运动的速度方向可能不变 D 曲线运动的速度大小和方向一定同时改变
物 体 做 曲 线 运 动 的 条 件
物体做曲线运动的条 当物体所受的合 件:当物体所受的合 外力方向跟它的 跟它的速度 外力方向跟它的速度 方向不在同一直线 不在同一直线上 方向不在同一直线上 时,物体做曲线运动。 物体做曲线运动。
高中物理 必修2_1. 曲线运动课件24张PPT.ppt

C、匀减速直线运动 D、曲线运动
(4)关于曲线运动,下列说法正确的是( B)
A、曲线运动一定是变速运动,速度大小 一定要变化
B、曲线运动中的加速度一定不为零,但 可以等于恒量
C、曲线运动中的物体,不可能受恒力作用
D、在平衡力作用下的物体,可以作曲线 运动
(5)某物体在一足够大的光滑平面上向东 运动,当它受到一个向南的恒定外力作用时, 物体运动将是( ) B
2.曲线运动是变速运动。
生变化)
(至少方向发
三.物体(质点)做曲线运动的条件
物体受到的合外力与物体的速度方向不在一条 直线
课后作业:
(1)下列说法中正确的是( AD)
A、两匀速直线运动的合运动的轨迹必 是直线
B、两匀变速直线运动的合运动的轨迹 必是直线
C、一个匀变速直线运动和一个匀速直 线运动的合运动的轨迹一定是直线
D、几个初速度为零的匀变速直线运动 的合运动的轨迹一定是直线
(2)小船在静水中的速度是v,今小船要 渡过一条小河,渡河时小船向对岸垂直划行, 若小船行到河中间时,水流速度增大,则渡 河时间与预定的时间相比( A ) A、不变 B、减小 C、增加 D、无法确定
(3)物体受到几个力的作用而做匀速直线运 动,如果撤掉其中的一个力,而其余的力不 变,它可能做( BCD)
A、直线运动,但加速度方向不变,大小不 变,是匀变速运动
B、曲线运动且是匀变速曲线运动
C、曲线运动,但加速度方向改变,大小不 变,是非匀变速运动
D、曲线运动,加速度大小和方向均改变, 是非匀变速运动
[课堂训练]
画出质点沿曲线从左向右运动时,在A、B、C
三点的速度方向
vA
教科版物理必修【2】:1.1《曲线运动》学案(含答案)

第一章抛体运动第1节曲线运动[导学目标] 1.知道曲线运动的速度方向,理解曲线运动是一种变速运动.2.理解物体做直线或曲线运动的条件.1.物体做匀速直线运动的条件是:________________.2.物体做曲线运动的条件是:______________________________________________.3.演示并思考:①自由释放一个小钢球和水平抛出一个相同的小钢球,它们的运动情况有什么不同呢?________________________________________________________________________________________________________________________________________________②上述两种情况中,小钢球的速度方向与所受重力的方向(不计空气阻力)有什么不同呢?________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________一、曲线运动的速度方向1.曲线运动物体________________是曲线的运动叫曲线运动.2.曲线运动的速度[问题情境]下雨天,在泥水中行驶的汽车,其车轮上飞溅出来的泥水是沿着车轮的切线方向飞出的,泥水被车轮从地面上粘起,具有了车轮的速率,在飞溅出去以后,由于具有惯性,它将沿直线运动;同理,在飞转的砂轮上磨刀具,刀具与砂轮接触处有火星沿砂轮的切线方向飞出.根据以上情景分析,曲线运动的速度方向具有什么特点?我们应如何确定曲线运动的速度方向呢?[要点提炼]1.质点在做曲线运动时,在某一位置的速度方向就是曲线在这一点的______方向.2.曲线运动的性质——曲线运动是一种______运动.速度是矢量,速度的变化不仅指速度______的变化,也包括速度______的变化.做曲线运动的物体,速度方向是时刻改变的,所以曲线运动是一种______运动.3.曲线运动一定有________.做曲线运动的物体速度方向时刻在变化,物体所受合外力一定不为零,所以,做曲线运动的物体一定有________.[问题延伸]在变速直线运动中我们应用极限法,通过取Δt 时间内的位移Δx ,用v =Δx Δt来近似表示某点的瞬时速度,Δt 越短,这种近似越精确.请同学们思考,在曲线运动中如何求某一点的瞬时速度呢?[即学即用]图11.曲线滑梯如图1所示,试标出人从滑梯上滑下时在A 、B 、C 、D 各点的速度方向2.关于曲线运动的性质,以下说法中正确的是()A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动不一定是曲线运动C.曲线运动一定是加速度变化的运动D.运动物体的速度大小、加速度大小都不变的运动一定是直线运动3.关于曲线运动,下列说法中正确的是()A.变速运动一定是曲线运动B.做曲线运动的物体所受的合外力一定不为零C.速率不变的曲线运动是匀速运动D.曲线运动也可以是速率不变的运动二、物体做直线或曲线运动的条件[问题情境]请同学们分析小球竖直向上抛出和水平抛出时的速度方向和小球受力方向,并总结小球做直线运动的条件和小球做曲线运动的条件?[问题延伸]1.物体有初速度但不受外力时,将做什么运动?2.物体没有初速度但受外力时,将做什么运动?3.物体既有初速度又受外力时,将做什么运动?[要点提炼]1.物体做曲线运动的条件(1)要有初速度;(2)要受________;(3)初速度方向与合外力方向________________.2.曲线运动的速度与加速度.根据牛顿第二定律F=ma,物体的加速度与物体所受的合外力存在瞬时对应的关系,而且加速度方向与合外力方向一致,因此,做曲线运动的物体的加速度与速度不在同一条直线上.速度的方向是轨迹在该点的________方向,加速度的方向是________的方向.3.曲线运动的分类.(1)加速度恒定(即大小、方向都不变)的曲线运动,叫做________曲线运动;(2)加速度变化(大小、方向之一变化或两者都变化)的曲线运动,叫做________曲线运动.4.曲线运动的轨迹:做曲线运动的物体,其轨迹始终夹在合外力方向与速度方向之间,且向____________所指的方向弯曲.若已知物体的运动轨迹,可判断出物体所受合外力的大致方向.[即学即用]4.质点沿轨道AB做曲线运动,速率逐渐减小,图中哪一个可能正确地表示了质点在C处的加速度方向()5.下列说法中正确的是()A.合外力方向与速度方向相同时,物体做加速直线运动B.合外力方向与速度方向成锐角时,物体做曲线运动C.合外力方向与速度方向成钝角时,物体做减速直线运动D.合外力方向与速度方向相反时,物体做减速直线运动一、曲线运动定义:运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动.二、曲线运动的位移初位置指向末位置的有向线段.三、曲线运动速度的方向质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向.四、曲线运动的轨迹曲线运动的轨迹在速度和合外力之间,并且向着合外力方向弯曲.五、物体做曲线运动的条件当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体将做曲线运动.六、曲线运动的性质曲线运动过程中速度方向始终在变化,因此曲线运动是变速运动.第一章抛体运动第1节曲线运动课前准备区1.物体所受的合力为零2.物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上3.①前者是直线运动,后者是曲线运动.②前者重力方向与速度方向共线,后者不共线.课堂活动区核心知识探究一、1.运动轨迹2.[问题情境]泥水离开车轮时的速度方向和火星离开砂轮时的速度方向都是离开时那个点的切线方向.应该根据曲线运动的切线方向确定速度方向.[要点提炼]1.切线 2.变速 大小 方向 变速 3.加速度 加速度[问题延伸]在曲线运动中截取AB 一段,先求AB 的平均速度,据式:v AB =x AB t可知:v AB 的方向与x AB 的方向一致,t 越小,v AB 越接近A 点的瞬时速度,当t →0时,AB 曲线即为A 点的切线,A 点的瞬时速度方向为该点的切线方向.可见,速度的方向为质点在该处的切线方向,且方向是时刻改变的.[即学即用]1.如下图2.AB [做曲线运动的物体其速度方向一定是时刻改变的,而速度是矢量,速度方向变了,物体的运动就一定是变速运动.若速度的方向不变,而大小变化了,物体做的是变速直线运动.故A 、B 正确.物体做曲线运动时,若所受合力为恒力,则物体的加速度就为恒加速度,是不变的,例如,我们将要学到的平抛运动;物体做曲线运动时,若所受合力大小不变,方向始终与速度方向垂直,则物体的速度大小、加速度大小都不变,例如我们将要学到的匀速圆周运动.]3.BD二、[问题情境]小球受力方向与速度方向共线时,小球做直线运动,小球受力方向与速度方向不共线时,小球做曲线运动.[问题延伸]1.匀速直线运动2.初速度为零的匀加速直线运动.3.a.当初速度方向与外力方向在同一直线上(方向相同或相反)时将做直线运动.b.当初速度方向与外力方向不在同一直线上时,做曲线运动.[要点提炼]1.(2)合外力 (3)不在同一直线上 2.切线 合外力 3.(1)匀变速 (2)变速 4.合外力[即学即用]4.C [做曲线运动的物体,所受合力垂直速度方向的分力指向轨道的曲率中心.根据质点运动的速率是逐渐减小的,说明质点所受合力沿速度方向的分力跟速度方向相反,质点的加速度沿速度方向的分量也跟速度方向相反.A 、B 中沿速度方向的加速度分量跟速度方向相同,质点的速率是逐渐增大的,与题设要求不符,因此A、B是错误的;D中加速度沿速度方向的分量跟速度方向相反,使质点速率不断减小,但垂直于速度方向的加速度分量方向不是指向C点的曲率中心,所以D是错误的;故只有C是正确的.]5.ABD[当物体加速度方向与速度方向相同时,物体做加速直线运动,选项A正确;当物体加速度方向与速度方向成锐角时,加速度与速度平行的分量使速率增大,加速度与速度垂直的分量使速度方向改变,物体做曲线运动,选项B正确;当物体加速度方向与速度方向成钝角时,加速度与速度方向平行的分量使速率减小,加速度与速度垂直的分量改变速度方向,物体做曲线运动,选项C错误;当物体加速度与速度方向相反时,物体做减速直线运动,选项D正确.]。
高中物理必修二曲线运动公式

高中物理必修二曲线运动公式一、曲线运动的基本概念曲线运动是指物体在空间中沿着曲线轨迹运动的过程。
在高中物理必修二中,我们主要学习的是匀速圆周运动和抛体运动这两种曲线运动。
1. 匀速圆周运动匀速圆周运动是指物体在圆周轨道上以恒定的速度做曲线运动。
在这种运动中,物体的速度大小保持不变,但速度方向不断改变,因此物体始终受到向心力的作用。
2. 抛体运动抛体运动是指物体在水平方向上受到初速度,而在竖直方向上受到重力作用,从而形成的曲线运动。
抛体运动可以分为竖直上抛、竖直下抛、水平抛和斜上抛四种情况。
二、曲线运动的基本公式1. 匀速圆周运动公式(1)线速度公式:v = rω其中,v表示线速度,r表示圆周半径,ω表示角速度。
(2)向心力公式:F = mv^2/r其中,F表示向心力,m表示物体质量,v表示线速度,r表示圆周半径。
2. 抛体运动公式(1)竖直上抛公式:h = v0t 1/2gt^2其中,h表示物体上升的高度,v0表示初速度,g表示重力加速度,t表示时间。
(2)竖直下抛公式:h = 1/2gt^2其中,h表示物体下落的高度,g表示重力加速度,t表示时间。
(3)水平抛公式:x = v0t,y = 1/2gt^2其中,x表示物体水平位移,y表示物体竖直位移,v0表示初速度,g表示重力加速度,t表示时间。
(4)斜上抛公式:x = v0cosθt,y = v0sinθt 1/2gt^2其中,x表示物体水平位移,y表示物体竖直位移,v0表示初速度,θ表示抛射角,g表示重力加速度,t表示时间。
三、曲线运动的应用曲线运动在生活中有着广泛的应用,如:1. 匀速圆周运动:汽车转弯、地球绕太阳公转等。
2. 抛体运动:投篮、投掷标枪等。
通过对曲线运动公式的学习,我们可以更好地理解生活中的各种曲线运动现象,为解决实际问题提供理论依据。
高中物理必修二曲线运动公式一、曲线运动的分类及特点在高中物理必修二中,我们学习到的曲线运动主要分为两大类:匀速圆周运动和抛体运动。
高一必修2物理曲线运动的学习要点讲解

高一必修2物理曲线运动的学习要点讲授1. 曲线运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动,对曲线运动的了解,先应知道三个基本点:(1) 曲线运动的速度方向时刻在改变,它是一个变速运动。
(2) 做曲线运动的质点在轨迹上某一点(或某一时刻)的瞬时速度的方向,就在曲线这一点切线方向上。
对此除可通过实验视察外,还可用到在瞬时速度中讲到的“无穷分割逐渐靠近”的思想方法。
以下左图所示,运动质点做曲线运动在时间t内从A到B,这段时间内平均速度的方向就是割线AB的方向,如果t获得越小,平均速度的方向便顺次变为割线AC、AD。
的方向逐渐靠近A处切线方向,当t=0时,这极短时间内的平均速度即为A点的瞬时速度vA,它的方向在过A点的切线方向上。
(3) 做曲线运动有一定条件,这就是运动物体所受合外力 F与它的速度v夹成一定的角度,如上右图所示,只有这样,才可能显现垂直于速度v的合外力的一个分力,这个分力不能改变v的大小,但它改变v的方向,从而使物体做曲线运动。
2. 运动的合成和分解(1) 运动的合成第一是一个实际问题,例如轮船渡河的运动就是由两个运动组合成的,另外,运动的合成和分解是一种研究复杂运动的基本方法――将复杂运动分解为两个方向上的直线运动,而这两个直线运动的规律又是我们所熟悉的,从而我们通过运动合成求得复杂运动的情形。
(2) 运动合成的目的是掌控运动,即了解运动各有关物理量的细节,所以运动的合成在实际问题中体现为位移、速度、加速度等基本物理量的合成。
由于这三个基本量都是矢量,它们的运算服从矢量运算法则,故在一样情形下,运动的合成和分解都服从平行四边形定则,当分运动都在同一直线上时,在选定一个正方向后,矢量运算可简化为代数运算。
(3)运动的合成要注意同一性和同时性。
只有同一个物体的两个分运动才能合成。
此时,以两个分运动要研究的同一种矢量(如都是速度)作邻边画出的平行四边形,夹在其中的对角线表示真实意义上的合运动(即合速度),不同物体的运动由平行四边形定则得到的“合运动”没有物理意义。
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物理必修2 第一章 曲线运动一、运动的合成与分解1.曲线运动匀变速曲线运动:若做曲线运动的物体受的是恒力,即加速度大小、方向都不变的曲线运动,如平抛运动; 变加速曲线运动:若做曲线运动的物体所受的是变力,加速度改变,如匀速圆周运动。
(1)条件:质点所受合外力的方向(或加速度方向)跟它的速度方向不在同一直线上。
物体能否做曲线运动要看力的方向,不是看力的大小。
(2)特点:①曲线运动的速度方向不断变化,故曲线运动一定是变速运动。
②曲线运动轨迹上某点的切线方向表示该点的速度方向。
③曲线运动的轨迹向合力所指一方弯曲,合力指向轨迹的凹侧。
④当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动速率将增大;当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动的速率将减小。
2.运动的合成与分解(指位移、速度、加速度三个物理量的合成和分解)(1)合运动和分运动关系:等时性、等效性、独立性、矢量性、相关性①等时性:合运动所需时间和对应的每个分运动所需时间相等。
②等效性:合运动的效果和各分运动的整体效果是相同的,合运动和分运动是等效替代关系,不能并存。
③独立性:每个分运动都是独立的,不受其他运动的影响④矢量性:加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四边形定则⑤相关性:合运动的性质是由分运动性质决定的(2)从已知的分运动来求合运动,叫做运动的合成;求已知运动的分运动,叫运动的分解。
①运动的分解要根据力的作用效果(或正交分解)②物体的实际运动是合运动③速度、时间、位移、加速度要一一对应④如果分运动都在同一条直线上,需选取正方向,与正方向相同的量取正,相反的量取负,矢量运算简化为代数运算。
如果分运动互成角度,运动合成要遵循平行四边形定则(3)合运动的性质取决于分运动的情况:①两个匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动。
②一个匀速运动和一个匀变速运动的合运动是匀变速运动,两者共线时,为匀变速直线运动,两者不共线时,为匀变速曲线运动。
③两个匀变速直线运动的合运动为匀变速运动,当合运动的初速度与合运动的加速度共线时为匀变速直线运动,当合运动的初速度与合运动的加速度不共线时为匀变速曲线运动。
3.小船渡河问题一条宽度为L 的河流,水流速度为V s ,船在静水中的速度为V c(1)渡河时间最短:设船上头斜向上游与河岸成任意角θ,这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V 1=V c sin θ,渡河所需时间为:θsin c V L t =当船头与河岸垂直时,渡河时间最短,cV L t =min (与水速的大小无关) 渡河位移:222t v L s s +=(2)渡河位移最短:①当V c >V s 时V s = V c cos θ渡河位移最短L s =min ;渡河时间为θsin v L t =船头应指向河的上游,并与河岸成一定的角度θ=arccosV s /V c②当V c >V s 时以V s 的矢尖为圆心,以V c 为半径画圆,当V 与圆相切时,α角最大,V c =V s cos θ,船头与河岸的夹角为:θ=arccosV c /V s 。
渡河的最小位移:L V VL s cs==θcos船漂的最短距离为:θθsin )cos (min c c s V LV V x -=; 渡河时间:θθsin sin mins c v s v Lt ==。
4.关联速度和绳(杆)端点速度分解一根轻绳,沿绳的速度、位移、加速度的大小处处相等。
绳(杆)端点速度分解为沿绳的速度和垂直绳的速度。
如图有βαcos cos B A v v =二、平抛运动::将物体沿水平方向抛出,只在重力作用下的运动为平抛运动1.运动特点:(1)只受重力;(2)初速度与重力垂直。
2.运动性质:平抛运动是初速度为零的匀变速曲线运动。
3.处理方法:平抛运动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。
4.基本规律:(1)水平方向:匀速直线运动0v v x = x=v o t(2)竖直方向:自由落体运动gt v y = 221y gt =(3)合速度:22y x v v v += ox yv gtv v ==θtan (θ为合速度与水平方向的夹角)(4)合位移:22s y x += t v gx yo⋅==2tan α(α为合位移与水平方向的夹角)(5)轨迹:2202x v gy = 平抛物体运动的轨迹是一条抛物线(6)推论:①tin θ=2tin α②平抛物体任意时刻瞬速度方向的反向延长线交水平位移中点。
(7)特点 :①运动时间由高度决定gh 2t =,与v 0无关 ②竖直方向自由落体运动,匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立③Δt 时间内速度改变量相等,即△v =g Δt ,ΔV 方向是竖直向下的5类平抛:当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时,做类平抛运动(处理方式和平抛运动处理方式一样)三、圆周运动1.描述述圆周运动物理量:(1)线速度:做匀速圆周运动的物体所通过的弧长与所用的时间的比值(描述质点沿切线方向运动的快慢) 大小:t s v = m/s方向:某点线速度方向沿圆弧该点切线方向(2)角速度:做匀速圆周运动的物体,连接物体与圆心的半径转过的圆心角与所用的时间的比值(描述质点绕圆心转动的快慢) 大小:t θω= 矢量 单位:rad/s(3)周期和转速周期(T ):做圆周运动物体一周所用的时间(s )转速(n ):做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数(r/s r/min )(4)V 、ω、T 、n 的关系: n T ππω22==,nr Tr ππω2r 2v === T 、n 、ω三个量中任一个确定,另两个量就确定了,但v 还和半径r 有关。
2.向心力(1)作用:产生向心加速度,只改变线速度的方向,不改变速度的大小,向心力对做圆周运动的物体不做功。
(2)大小:向向ma mv r n m r Tm r m r v m F ======ωππω2222)2()2( (3)方向:总是沿半径指向圆心,时刻在变化,即向心力是个变力.说明: 向心力是按效果命名的力,不是某种性质的力,向心力可以由某一个力提供,也可以由几个力的合力提供,要根据物体受力的实际情况判定。
非匀速圆周运动(不仅线速度大小、方向时刻在改变,而且加速度的大小、方向也时刻在改变,是变加速曲线运动)合力的处理:切线方向分力提供切向加速度来改变速度大小;半径方向分力提供向心加速度来改变速度方向。
注意:区分匀速圆周运动和非匀速圆周运动的力的不同3.向心加速度(描述线速度方向改变的快慢)(1)大小:ωππωv r n r Tr r v a =====2222)2()2(向(2)方向:总是指向圆心,方向时刻在变化(3)注意:若ω相同,a 与r 成正比;若v 相同,a 与r 成反比;若是r 相同,a 与ω2成正比,与v 2也成正比。
4.匀速圆周运动(1)特点:线速度的大小恒定,角速度、周期和频率都是恒定不变的,向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的。
.(2)性质:匀速圆周运动是速度大小不变而速度方向时刻改变,加速度大小不变、方向时刻改变的变加速曲线运动。
(3)加速度和向心力:由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变,故仅存在向心加速度,因此向心力就是做匀速圆周运动的物体所受外力的合力。
(4)质点做匀速圆周运动的条件:合外力大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心.5.关联速度①同轴转动的物体:各点角速度ω相等,而线速度v =ωr 与半径r 成正比②链条传动、齿轮传动、皮带传动(不打滑):两轮边缘的各点线速度大小相等,而角速度ω=v/r 与半径r 成反比。
6.向心运动和离心运动提供的向心力等于所需要的向心力时物体做匀速圆周运动提供的向心力大于所需要的向心力时物体做向心运动提供的向心力小于所需要的向心力时物体做离心运动7.典型模型(1)火车转弯: 如果车轮与铁轨间无挤压力,则向心力完全由重力和支持力提供rv m mg 2tan =α αtan gr v = v 增加,外轨挤压,如果v 减小,内轨挤压(飞机转弯的向心力由升力和重力提供)(2)圆锥问题 θωωθωθθtan tan cos sin 22r g r gr m N mgN =⇒=⇒== (3)竖直面内圆周运动(非匀速圆周运动)①无支撑物情况:绳栓小球和小球在圆内轨运动(弹力只能指向圆心)小球机械能守恒,物体做圆周运动的速率时刻在改变,物体在最高点处的速率最小,在最低点处的速率最大。
最低点:Rmv F mg 2m =-弹 最高点:Rm v m g F 2min =+弹过最高点临界条件:R mv mg 2临= gr v =临 gR v ≥是过最高点条件②有支撑物情况:杆栓小球和小球在圆双轨运动(弹力既能指向圆心又能背离圆心)最低点:R mv F mg 2m=-弹 最高点:R m v m g F 2min=+弹过最高点临界条件:mg F =弹 0=临v 0≥v 是过最高点条件 当gR v >时物体受到的弹力必然是向下的 当gR v <时物体受到的弹力必然是向上的 当gR v =时物体受到的弹力恰好为零。
当弹力大小F<mg 时,向心力有两解:mg ±F ;当弹力大小F>mg 时,向心力只有一解:F +mg ;当弹力F=mg 时,向心力等于零。
③等效竖直面内圆周运动恒力的合力指向圆心位置等效为最高点(无支撑物):临界速度满足R mv F 2临恒合=恒力的合力背离圆心位置等效为最低点:速度最大(4)汽车过拱桥(弹力只能背离圆心) 径向:r v m F mg N 2cos =-θ 切向:mgsin θ-f=ma 最高点:r v m F mg N 2min=-(汽车不平衡) 注:若最高点r v m mg 2=即gr v =时物体恰好做平抛运动。
(5)汽车过凹路(弹力只能指向圆心) 径向:r v m F mg N 2cos =-θ 切向:mgsin θ-f=ma最低点:r v m mg F mN 2=-(汽车不平衡)。