粵教版必修2 第一章 第一節(jié)　什么是拋體運(yùn)動 學(xué)案.doc

第一節(jié)什么是拋體運(yùn)動1.物體以一定的初速度向空中拋出，僅在重力作用下的運(yùn)動叫拋體運(yùn)動。2曲線運(yùn)動中，質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度方向就是曲線上這點(diǎn)的切線方向，并指向質(zhì)點(diǎn)前進(jìn)的方向。3曲線運(yùn)動的速度方向時(shí)刻都在改變，故曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。4物體做曲線運(yùn)動的條件是物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上。一、拋體運(yùn)動的速度方向1拋體運(yùn)動將物體以一定的初速度向空中拋出，僅在重力作用下物體所做的運(yùn)動叫做拋體運(yùn)動。2拋體運(yùn)動的速度方向(1)在曲線運(yùn)動中，質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度方向就是曲線上這點(diǎn)的切線方向。(2)做拋體運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)的速度方向，在其運(yùn)動軌跡各點(diǎn)的切線方向上，并指向質(zhì)點(diǎn)前進(jìn)的方向。(3)質(zhì)點(diǎn)在曲線運(yùn)動中速度的方向時(shí)刻在改變，即具有加速度，所以曲線運(yùn)動是一種變速運(yùn)動。二、拋體做直線或曲線運(yùn)動的條件1拋體做直線運(yùn)動的條件拋出時(shí)的速度方向在豎直方向上。2物體做曲線運(yùn)動的條件當(dāng)物體所受合力的方向(即物體加速度的方向)與它的速度方向不在同一直線上時(shí)，物體就做曲線運(yùn)動。1自主思考判一判(1)拋體運(yùn)動都是曲線運(yùn)動。()(2)曲線運(yùn)動的速度大小和方向一定同時(shí)改變。()(3)曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。()(4)物體做曲線運(yùn)動時(shí)，合力一定是變力。()(5)物體做曲線運(yùn)動時(shí)，合力一定不為零。()(6)物體做曲線運(yùn)動時(shí)，加速度一定不為零。()2合作探究議一議(1)花樣滑冰以美妙絕倫的舞姿深受人們喜愛，某花樣滑冰運(yùn)動員正在冰面上進(jìn)行精彩表演，為了描述她的位置及位置變化，應(yīng)建立何種坐標(biāo)系？圖111提示：花樣滑冰運(yùn)動員在冰面上做曲線運(yùn)動，應(yīng)建立平面直角坐標(biāo)系。(2)廣場上，噴泉射出的水柱在空中劃出一道道美麗的弧線，令人賞心悅目。那么，斜射出水流的速度大小和方向是如何變化的呢？圖112提示：水流速度的大小先減小后增大，方向先斜向上然后逐漸變?yōu)樾毕蛳?。對曲線運(yùn)動的理解1曲線運(yùn)動的速度：曲線運(yùn)動的速度方向與該時(shí)刻運(yùn)動軌跡曲線上相應(yīng)點(diǎn)的切線方向相同，速度的方向時(shí)刻在發(fā)生變化。2曲線運(yùn)動的性質(zhì)：由于做曲線運(yùn)動的物體的速度方向時(shí)刻在變化，不管速度大小是否變化，因其矢量性，物體的速度時(shí)刻在變化，所以曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。3運(yùn)動的五種類型軌跡特點(diǎn)加速度特點(diǎn)運(yùn)動性質(zhì)直線加速度為零勻速直線運(yùn)動加速度不變勻變速直線運(yùn)動加速度變化變加速直線運(yùn)動曲線加速度不變勻變速曲線運(yùn)動加速度變化變加速曲線運(yùn)動典例翻滾過山車是大型游樂園里比較刺激的一種娛樂項(xiàng)目。如圖113所示，翻滾過山車(可看成質(zhì)點(diǎn))從高處沖下，過m點(diǎn)時(shí)速度方向如圖所示，在圓形軌道內(nèi)經(jīng)過a、b、c三點(diǎn)。下列說法正確的是()圖113a過山車做勻速運(yùn)動b過山車做變速運(yùn)動c過山車受到的合力等于零d過山車經(jīng)過a、c兩點(diǎn)時(shí)的速度方向相同思路點(diǎn)撥解答本題可按以下思路分析： 解析過山車做曲線運(yùn)動，其速度方向時(shí)刻變化，速度是矢量，故過山車的速度是變化的，即過山車做變速運(yùn)動，a錯(cuò)，b對；做變速運(yùn)動的物體具有加速度，由牛頓第二定律可知物體所受合力一定不為零，c錯(cuò)；過山車經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向上，經(jīng)過c點(diǎn)時(shí)速度方向豎直向下，d錯(cuò)。答案b曲線運(yùn)動性質(zhì)的兩種判斷方法(1)看物體的合外力。若物體的合外力為恒力，則它做勻變速曲線運(yùn)動；若物體的合外力為變力，則它做非勻變速曲線運(yùn)動。(2)看物體的加速度。若物體的加速度不變，則它做勻變速曲線運(yùn)動；若物體的加速度變化，則它做非勻變速曲線運(yùn)動。1.做曲線運(yùn)動的物體，在運(yùn)動過程中，一定發(fā)生變化的物理量是()a速率b速度c加速度 d合力解析：選b曲線運(yùn)動物體的速度方向一定變化，但大小可能變，也可能不變，b正確，a錯(cuò)誤；做曲線運(yùn)動的物體所受合外力一定不為零，一定具有加速度，但合外力、加速度可能不變，也可能變化，故c、d錯(cuò)誤。2.跳水運(yùn)動是一項(xiàng)難度很大又極具觀賞性的運(yùn)動，我國運(yùn)動員多次在國際跳水賽上摘金奪銀，被譽(yù)為跳水“夢之隊(duì)”，如圖114是一位跳水隊(duì)員從高臺做“反身翻騰二周半”動作時(shí)頭部的運(yùn)動軌跡，最后運(yùn)動員沿豎直方向以速度v入水，整個(gè)過程中，有幾個(gè)位置頭部的速度方向與入水時(shí)v的方向垂直()圖114a2個(gè) b3個(gè)c4個(gè) d5個(gè)解析：選d運(yùn)動員做曲線運(yùn)動，入水時(shí)速度方向豎直向下；由于曲線運(yùn)動的速度方向?yàn)樵擖c(diǎn)軌跡的切線方向，圖中共有5個(gè)位置，頭部的速度方向是水平的，故d正確。3如圖115所示為一個(gè)做勻變速曲線運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)的軌跡示意圖，已知在b點(diǎn)時(shí)的速度與加速度相互垂直，則下列說法中正確的是()圖115ad點(diǎn)的速率比c點(diǎn)的速率大ba點(diǎn)的加速度與速度的夾角小于90ca點(diǎn)的加速度比d點(diǎn)的加速度大d從a到d加速度與速度的夾角先增大后減小解析：選a質(zhì)點(diǎn)做勻變速曲線運(yùn)動，加速度不變，故c錯(cuò)誤。由b點(diǎn)速度與加速度相互垂直可知，加速度方向與b點(diǎn)切線垂直且向下，故質(zhì)點(diǎn)由c到d的過程，加速度方向與速度方向的夾角小于90，速率增大，a正確。a點(diǎn)的加速度方向與a點(diǎn)的切線，即速度方向的夾角大于90，b錯(cuò)誤。從a到d加速度與速度的夾角一直變小，d錯(cuò)誤。對曲線運(yùn)動條件的理解1物體做曲線運(yùn)動的條件(1)動力學(xué)條件：物體所受的合力方向與速度方向不共線。(2)運(yùn)動學(xué)條件：加速度與速度方向不共線。2物體做曲線運(yùn)動時(shí)，關(guān)于受力(加速度)的幾個(gè)關(guān)系(1)合外力與運(yùn)動軌跡的關(guān)系：物體運(yùn)動時(shí)其軌跡總偏向合外力所指的一側(cè)，或者說合外力總指向運(yùn)動軌跡的凹側(cè)。(2)合外力與速率變化的關(guān)系合外力方向與速度方向夾角為銳角時(shí)，物體做速率越來越大的曲線運(yùn)動。合外力方向與速度方向夾角為直角時(shí)，物體做速率不變的曲線運(yùn)動。合外力方向與速度方向夾角為鈍角時(shí)，物體做速率越來越小的曲線運(yùn)動。典例如圖116所示，一物體以速度v運(yùn)動，到達(dá)位置a開始受到向前但偏右的(觀察者沿物體的運(yùn)動方向看，下同)合力，到達(dá)b時(shí)，合力改成與前進(jìn)方向相同，到達(dá)c時(shí)，合力又突然改成向前但偏左，最終到達(dá)d。以下四圖表示物體全程的運(yùn)動軌跡，正確的是()圖116思路點(diǎn)撥合力f一定指向曲線的內(nèi)側(cè)，按照軌跡的方向，逐步分析即可。解析軌跡與速度方向相切，而不是與力，故b錯(cuò)誤；軌跡往合力方向彎曲，但b點(diǎn)速度偏轉(zhuǎn)不可能超過合力，故c錯(cuò)誤；而且b點(diǎn)速度方向也不能發(fā)生突變，故d錯(cuò)誤；只有a正確。答案a曲線運(yùn)動的軌跡特點(diǎn)(1)做曲線運(yùn)動的物體，運(yùn)動軌跡不斷改變，其改變后的軌跡處在運(yùn)動方向與合外力方向構(gòu)成的夾角之間，且偏向合外力所指的一側(cè)。(2)若物體在恒力作用下做曲線運(yùn)動，物體的運(yùn)動軌跡越來越接近力的方向，但不會與力的方向相同。 1在越野賽車時(shí)，一輛賽車在水平公路上減速轉(zhuǎn)彎，從俯視圖中可以看到賽車沿曲線由m向n行駛。下圖中分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力f的四種方向，你認(rèn)為正確的是()解析：選c賽車做的是曲線運(yùn)動，賽車受到的合力應(yīng)該指向運(yùn)動軌跡彎曲的內(nèi)側(cè)，由于賽車是從m向n運(yùn)動的，并且速度在減小，所以合力與賽車的速度方向的夾角要大于90，故c正確。2(多選)物體受到幾個(gè)恒力的作用而處于平衡狀態(tài)，若再對物體施加一個(gè)恒力，則物體可能()a靜止或做勻速直線運(yùn)動b做勻變速直線運(yùn)動c做變加速曲線運(yùn)動d做勻變速曲線運(yùn)動解析：選bd物體處于平衡狀態(tài)，則原來幾個(gè)力的合力一定為零，現(xiàn)受到另一個(gè)恒力作用，物體一定做勻變速運(yùn)動，故選項(xiàng)a錯(cuò)誤。若物體原來靜止，則現(xiàn)在一定做勻加速直線運(yùn)動；若物體原來做勻速直線運(yùn)動，且速度與恒力的方向共線，則現(xiàn)在做勻變速直線運(yùn)動，故選項(xiàng)b正確。若速度與恒力的方向不在同一直線上，則物體做曲線運(yùn)動，且因?yàn)榱κ呛懔?，加速度也是恒定的，因此物體做勻變速曲線運(yùn)動，d正確，c錯(cuò)誤。3.如圖117所示為一質(zhì)點(diǎn)在恒力f作用下在xoy平面上從o點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的軌跡，且在a點(diǎn)時(shí)的速度va與x軸平行，則恒力f的方向可能是()圖117a沿x方向b沿x方向c沿y方向d沿y方向解析：選d根據(jù)做曲線運(yùn)動的物體所受合外力指向曲線內(nèi)側(cè)的特點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)在o點(diǎn)受力方向可能沿x方向或y方向，而在a點(diǎn)速度方向沿x可以推知恒力方向不能沿x方向，但可以沿y方向，所以d項(xiàng)正確。1(多選)下列說法中正確的是()a做曲線運(yùn)動的物體，速度方向一定變化b速度方向發(fā)生變化的運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動c速度變化的運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動d做曲線運(yùn)動的物體一定具有加速度解析：選ad做曲線運(yùn)動的物體，其運(yùn)動軌跡上某點(diǎn)的切線方向表示速度的方向，切線方向是時(shí)刻變化的，故速度方向一定變化，a正確。向空中豎直上拋一小球，小球減速至最高點(diǎn)后又反向做加速運(yùn)動，小球在運(yùn)動中速度的方向和大小都發(fā)生了改變，但其運(yùn)動是直線運(yùn)動，b、c錯(cuò)誤。做曲線運(yùn)動的物體的速度一定是變化的，即v0，故物體一定具有加速度，d正確。2(多選)(全國乙卷)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動?，F(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則( )a質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同b質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直c質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同d質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變解析：選bc質(zhì)點(diǎn)原來做勻速直線運(yùn)動，說明所受合外力為0，當(dāng)對其施加一恒力后，恒力的方向與原來運(yùn)動的速度方向關(guān)系不確定，則質(zhì)點(diǎn)可能做直線運(yùn)動，也可能做曲線運(yùn)動，但加速度的方向一定與該恒力的方向相同，選項(xiàng)b、c正確。 3.如圖1所示，籃球沿優(yōu)美的弧線穿過籃筐，圖中能正確表示籃球在相應(yīng)點(diǎn)速度方向的是()圖1av1bv2cv3 dv4解析：選c依據(jù)曲線運(yùn)動特征可知：物體做曲線運(yùn)動時(shí)，任意時(shí)刻的速度方向是曲線上該點(diǎn)的切線方向，所以圖中能正確表示籃球在相應(yīng)點(diǎn)速度方向的只有v3，故c正確。4(多選)下列關(guān)于力和運(yùn)動關(guān)系的說法中，正確的是()a物體做曲線運(yùn)動，一定受到了力的作用b物體做勻速運(yùn)動，一定沒有力作用在物體上c物體運(yùn)動狀態(tài)變化，一定受到了力的作用d物體受到摩擦力作用，運(yùn)動狀態(tài)一定會發(fā)生改變解析：選ac物體做曲線運(yùn)動，一定受到與速度不在同一直線上的力的作用，a對；勻速運(yùn)動的物體所受合力為零，并不是不受力的作用，b錯(cuò)；力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，c對；受摩擦力作用仍可能處于平衡狀態(tài)，d錯(cuò)。5質(zhì)點(diǎn)在某一平面內(nèi)沿曲線由p運(yùn)動到q，如果用v、a、f分別表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動過程中的速度、加速度和受到的合外力。則下列選項(xiàng)中可能正確的是()解析：選d質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動時(shí)，速度方向是曲線上這一點(diǎn)的切線方向，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)所受合外力和加速度的方向指向運(yùn)動軌跡的凹側(cè)，選項(xiàng)b、c錯(cuò)誤，只有選項(xiàng)d正確。6. (多選)如圖2所示，小鐵球m以初速度v0在光滑的水平面上運(yùn)動。后來受到磁鐵的作用力而做圖示的曲線運(yùn)動到達(dá)p點(diǎn)。據(jù)圖判斷磁鐵的位置可能在()圖2aa點(diǎn)bb點(diǎn)cc點(diǎn) dd點(diǎn)解析：選bd小鐵球受到磁鐵的引力一定指向軌跡的凹側(cè)，故磁鐵可能在b、d兩點(diǎn)。7.如圖3所示，物體在恒力f的作用下沿曲線從a運(yùn)動到b，這時(shí)突然使它所受外力反向，大小不變，在這樣的力作用下，關(guān)于物體以后的運(yùn)動情況，下列說法中正確的是()圖3a物體沿曲線ba運(yùn)動b物體沿直線bb運(yùn)動c物體沿曲線bc運(yùn)動d物體沿曲線從b又返回a解析：選c根據(jù)曲線運(yùn)動的條件，做曲線運(yùn)動的物體受到的合力的方向與曲線ab上各點(diǎn)的速度方向(即切線方向)都不在一條直線上，其方向應(yīng)是由曲線ab上的各點(diǎn)指向曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，如圖所示的f1是在a點(diǎn)時(shí)恒力f的可能方向之一。當(dāng)物體運(yùn)動到b點(diǎn)時(shí)，恒力f突然反向后與b點(diǎn)的速度方向仍不在同一條直線上，所以物體繼續(xù)做曲線運(yùn)動，而不可能沿直線bb運(yùn)動，同時(shí)反向后的恒力-f1應(yīng)指向b點(diǎn)之后的曲線彎曲的內(nèi)側(cè)，故物體不可能沿曲線ba運(yùn)動，也不可能沿原曲線由b返回a，只可能沿曲線bc運(yùn)動，因此c正確。8.如圖4所示為某一物體的速度時(shí)間圖像(曲線為圓弧)，則由此可知物體是做()圖4a曲線運(yùn)動b勻速直線運(yùn)動c勻變速直線運(yùn)動d變減速直線運(yùn)動解析：選d本圖像不是物體運(yùn)動的軌跡，而是物體運(yùn)動的vt圖像。據(jù)題圖可知，物體運(yùn)動的速度方向一直為正方向，其大小逐漸減小，斜率逐漸增大，即物體做加速度逐漸增大的變減速直線運(yùn)動。所以本題的正確選項(xiàng)為d。9物體由靜止開始自由下落一小段時(shí)間后，突然受一恒定水平向右的風(fēng)力的影響，但著地前一小段時(shí)間風(fēng)突然停止，則其運(yùn)動軌跡的情況可能是下列圖中的()解析：選c第一階段：開始下落一小段時(shí)間內(nèi)，小球做自由落體運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡為直線。第二階段：小球受風(fēng)力影響，且水平風(fēng)力和重力的合力f與va成一夾角，物體開始做勻變速曲線運(yùn)動。軌跡為如圖所示的ab曲線。第三階段：假設(shè)小球運(yùn)動到b點(diǎn)時(shí)風(fēng)力突然停止，由于小球在b的速度vb的方向沿軌跡的切線方向，則它在重力的作用下將沿曲線bc運(yùn)動。綜上所述，c正確。10(多選)在光滑水平面上有一質(zhì)量為2 kg的物體，受幾個(gè)共點(diǎn)力作用做勻速直線運(yùn)動。現(xiàn)突然將與速度方向相反、大小為2 n的力水平旋轉(zhuǎn)90，則下列關(guān)于物體運(yùn)動情況的敘述中正確的是()a物體做速度大小不變的曲線運(yùn)動b物體做加速度為 m/s2的勻變速曲線運(yùn)動c物體做速度越來越大的曲線運(yùn)動d物體做非勻變速曲線運(yùn)動，其速度越來越大解析：選bc物體原來所受合外力為零，當(dāng)將與速度方向相反、大小為2 n的力水平旋轉(zhuǎn)90后其受力如圖所示，其中f是fx、fy的合力，即f2 n，且大小、方向都不變，是恒力，故物體的加速度為a m/s2 m/s2，且恒定。又f與v的夾角90，所以物體做速度越來越大、加速度恒為 m/s2的勻變速曲線運(yùn)動。選項(xiàng)b、c正確。11.如圖5所示，物體做圓周運(yùn)動，在a點(diǎn)物體所受的合外力f既不與速度的方向垂直也