物理必修第二冊1 曲線運(yùn)動精品導(dǎo)學(xué)案及答案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道什么是曲線運(yùn)動，會判斷曲線運(yùn)動速度的方向(重點)。2.理解曲線運(yùn)動是一種變速運(yùn)動(重點)。3.掌握物體做曲線運(yùn)動的條件(重難點)。4.掌握曲線運(yùn)動軌跡、速度與合力方向間的關(guān)系(重點)。
一、曲線運(yùn)動的速度方向
1.如圖為砂輪打磨下來隨砂輪邊緣運(yùn)動的熾熱微粒飛離砂輪時的情形，微粒離開砂輪的時刻不同，飛離時的速度方向也不一樣。
(1)微粒離開砂輪瞬間速度方向如何？
(2)微粒在離開砂輪前速度是否變化？
答案 (1)沿砂輪的切線方向 (2)是
2．做曲線運(yùn)動的物體加速度可能為零嗎？
答案做曲線運(yùn)動的物體速度方向時刻改變，加速度一定不為零。
1．曲線運(yùn)動
(1)定義：
物體運(yùn)動的軌跡是曲線的運(yùn)動。
(2)特點：
①軌跡是曲線。
②曲線運(yùn)動的速度方向時刻在改變。
③曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。但變速運(yùn)動不一定是曲線運(yùn)動，如勻變速直線運(yùn)動。
2．曲線運(yùn)動的速度方向
質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。
(1)做曲線運(yùn)動的物體，速度可能不變。( × )
(2)做曲線運(yùn)動的物體的位移大小可能與路程相等。( × )
(3)做曲線運(yùn)動的物體加速度一定不為零。( √ )
(4)速度變化的運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動。( × )
例1 (2022·珠海市高一統(tǒng)考期末)如圖所示，甲圖是從高空拍攝的北京冬奧會鋼架雪車賽道的實景圖，乙圖是其示意圖。比賽時，運(yùn)動員從起點沿賽道快速向終點滑去，先后經(jīng)過A、P、B、C、D五點。運(yùn)動員速度方向與經(jīng)過P點的速度方向最接近的是( )
A．A點 B．B點 C．C點 D．D點
答案 A
解析根據(jù)曲線運(yùn)動中質(zhì)點在某點的速度方向沿著該點的切線方向，由題圖乙中可知運(yùn)動員速度方向與經(jīng)過P點的速度方向最接近的是A點，A正確，B、C、D錯誤。
二、物體做曲線運(yùn)動的條件
1．圖甲為拋出的石子在空中運(yùn)動的部分軌跡，圖乙是水平面上一小鋼球在磁體作用下的部分運(yùn)動軌跡。請在圖中畫出物體在A、B、C、D四點的受力方向和速度方向。(不計空氣阻力與摩擦阻力)
答案各點受力方向和速度方向如圖所示
2．試由甲、乙兩種情景總結(jié)物體做曲線運(yùn)動的條件。
答案受力的方向與速度方向不在同一直線上。
3．通過甲、乙兩圖分析軌跡、速度方向與合力方向之間的關(guān)系。
答案三者不共線，合力指向軌跡的凹側(cè)，軌跡夾在速度方向與合力方向之間。
1．物體做曲線運(yùn)動的條件
物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上。
2.軌跡、速度方向、合力方向三者不共線，合力指向軌跡的凹側(cè)，軌跡夾在速度方向與合力方向之間。
1．做曲線運(yùn)動物體所受的合力(加速度)一定是變化的嗎？
答案不一定。
2．根據(jù)合力與速度方向關(guān)系判斷物體的運(yùn)動性質(zhì)。
(1)物體受到的合力不為零時一定做曲線運(yùn)動。( × )
(2)物體受變力作用才做曲線運(yùn)動。( × )
(3)物體在方向不變的力作用下不可能做曲線運(yùn)動。( × )
(4)合力恒定時，可能做曲線運(yùn)動。( √ )
(5)做曲線運(yùn)動的物體，加速度一定變化。( × )
例2 (2022·臨夏市高一期末)如圖所示，弧AB是某花樣滑冰運(yùn)動員入場時的運(yùn)動軌跡，該運(yùn)動員在位置a、b、c、d時速度方向和合力方向的標(biāo)注均正確的是( )
A．位置a B．位置b
C．位置c D．位置d
答案 D
解析做曲線運(yùn)動的物體，其某點速度方向為曲線上該點的切線方向，合外力指向軌跡的凹側(cè)，故A、B、C錯誤，D正確。
例3 (2022·宣城市高一期末)如圖所示，水平桌面上一小鐵球沿直線運(yùn)動。若在鐵球運(yùn)動的正前方A處或旁邊B處放一塊磁體，下列關(guān)于小鐵球運(yùn)動的說法正確的是( )
A．磁體放在A處時，小鐵球做勻速直線運(yùn)動
B．磁體放在A處時，小鐵球做勻加速直線運(yùn)動
C．磁體放在B處時，小鐵球做加速度不變的曲線運(yùn)動
D．磁體放在B處時，小鐵球做加速度變化的曲線運(yùn)動
答案 D
解析磁體放在A處時，小鐵球所受吸引力與速度方向相同，且越靠近磁體，小鐵球所受吸引力越大，則小鐵球做加速度增大的加速直線運(yùn)動，故A、B錯誤；磁體放在B處時，小鐵球所受吸引力與速度方向不在同一條直線上，且靠近磁體的過程中吸引力的大小和方向不斷變化，則小鐵球做加速度變化的曲線運(yùn)動，故C錯誤，D正確。
例4 (多選)(2022·鹽城市高一月考)如圖所示，質(zhì)量為m的物體在四個共點力的作用下做勻速直線運(yùn)動，速度方向與力F1、F3的方向恰好在同一直線上，且速度方向與F3方向相同，下列說法正確的是( )
A．若只撤去F1，物體做勻加速直線運(yùn)動
B．若只撤去F3，物體做勻加速直線運(yùn)動
C．若只撤去F2，物體做勻變速曲線運(yùn)動
D．若只撤去F4，物體做勻變速曲線運(yùn)動
答案 ACD
解析若只撤去F1，合力方向與速度方向同向，則物體做勻加速直線運(yùn)動；若只撤去F3，合力方向與速度方向反向，物體做勻減速直線運(yùn)動，A正確，B錯誤；若只撤去F2或F4，合力方向與速度方向不在同一直線上，且合力為恒力，則物體做勻變速曲線運(yùn)動，C、D正確。
課時對點練
考點一曲線運(yùn)動的速度方向
1．對于曲線運(yùn)動的速度，下列說法正確的是( )
A．速度的大小與方向都在時刻變化
B．速度的大小不斷發(fā)生變化，速度的方向不一定發(fā)生變化
C．質(zhì)點在某一點的速度方向與這一點的受力方向相同
D．質(zhì)點在某一點的速度方向沿曲線上該點的切線方向
答案 D
2.如圖所示，小銳同學(xué)正在蕩秋千，他經(jīng)過最低點P時的速度方向是( )
A．a(chǎn)方向B．b方向
C．c方向D．d方向
答案 B
解析曲線運(yùn)動的速度方向沿軌跡的切線方向，則小銳同學(xué)經(jīng)過最低點P時的速度方向沿b方向，故B正確，A、C、D錯誤。
3．假如在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，關(guān)于脫離賽車后的車輪的運(yùn)動情況，以下說法正確的是( )
A．仍然沿著賽車行駛的彎道運(yùn)動
B．沿著與彎道垂直的方向飛出
C．沿著脫離時車輪前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動，離開彎道
D．上述情況都有可能
答案 C
解析在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，由于慣性，脫離賽車后的車輪沿著脫離時輪子前進(jìn)的方向做直線運(yùn)動，離開彎道，C正確，A、B、D錯誤。
考點二物體做曲線運(yùn)動的條件
4．(2023·遼寧卷)某同學(xué)在練習(xí)投籃，籃球在空中的運(yùn)動軌跡如圖中虛線所示，籃球所受合力F的示意圖可能正確的是( )
答案 A
解析籃球做曲線運(yùn)動，所受合力指向運(yùn)動軌跡的凹側(cè)。故選A。
5．(2022·寧德市高一期末)圖甲為研究小鐵球做曲線運(yùn)動條件的裝置，小鐵球以初速度v0在水平紙面上運(yùn)動。忽略阻力，觀察到小鐵球沿圖乙中實線的軌跡運(yùn)動，則磁體可能放在( )
A．A位置 B．B位置
C．C位置 D．D位置
答案 D
解析磁體對小鐵球的作用力為引力，軌跡往引力的方向偏轉(zhuǎn)，所以磁體可能放在D位置。故選D。
6．一運(yùn)動物體經(jīng)過P點時，其速度v與合力F的方向不在同一直線上，當(dāng)物體運(yùn)動到Q點時，突然使合力F的方向與速度方向相同直至物體運(yùn)動經(jīng)過M點，若用虛線表示物體的運(yùn)動軌跡，則下列圖中可能正確的是(其中C、D選項中的QM段均是直線)( )
答案 C
解析經(jīng)過P點時，其速度v與合力F的方向不在同一直線上，物體做曲線運(yùn)動，合力應(yīng)指向運(yùn)動軌跡的凹側(cè)，速度沿曲線的切線方向，當(dāng)合力方向與速度方向相同時，物體做直線運(yùn)動，所以從Q到M做直線運(yùn)動，故C正確。
7．(2022·揚(yáng)州市高一?？?關(guān)于物體的運(yùn)動，下列說法中正確的是( )
A．物體在恒力作用下一定做直線運(yùn)動
B．物體在變力作用下一定做曲線運(yùn)動
C．物體的速度方向與合力方向不在同一直線上時，物體做曲線運(yùn)動
D．加速度不為零一定是勻變速運(yùn)動
答案 C
解析物體在恒力作用下不一定做直線運(yùn)動，當(dāng)物體合力方向與速度方向不在同一條直線上，物體便做曲線運(yùn)動，當(dāng)變力的方向始終與速度共線，物體就做直線運(yùn)動，故A、B錯誤，C正確；加速度不為零且保持不變的運(yùn)動叫勻變速運(yùn)動，故D錯誤。
8．質(zhì)點在三個恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡狀態(tài)，若突然撤去F1，保持其他力不變，則質(zhì)點( )
A．一定做勻變速運(yùn)動 B．一定做直線運(yùn)動
C．一定做非勻變速運(yùn)動 D．一定做曲線運(yùn)動
答案 A
解析質(zhì)點在恒力作用下產(chǎn)生恒定的加速度，加速度恒定的運(yùn)動一定是勻變速運(yùn)動，故選項A正確，C錯誤；在撤去F1之前，質(zhì)點保持平衡，有兩種可能：一是質(zhì)點處于靜止?fàn)顟B(tài)，則撤去F1后，質(zhì)點做勻變速直線運(yùn)動；二是質(zhì)點處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，則撤去F1后，質(zhì)點可能做直線運(yùn)動(條件是：F1的方向和質(zhì)點的速度方向在同一直線上)，也可能做曲線運(yùn)動(條件是：F1的方向和質(zhì)點的速度方向不在同一直線上)，故選項B、D錯誤。
9．(2022·武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)高一期末)運(yùn)動員出色表現(xiàn)的背后，不僅有自身努力的付出，也有科技的加持。利用風(fēng)洞實驗室進(jìn)行運(yùn)動裝備風(fēng)阻性能測試和運(yùn)動姿態(tài)風(fēng)阻優(yōu)化在我國已大量運(yùn)用在各類比賽項目中，幫助運(yùn)動員提高成績。為了更加直觀的研究風(fēng)洞里的流場環(huán)境，我們可以借助絲帶和點燃的煙線輔助觀察，如圖甲所示。在某次實驗中獲得一重力可忽略不計的煙塵顆粒做曲線運(yùn)動的軌跡，如圖乙所示，下列說法中正確的是( )
A．煙塵顆粒速度始終不變
B．煙塵顆粒一定做勻變速曲線運(yùn)動
C．在P點處的加速度方向可能水平向左
D．在Q點處的合力方向可能豎直向下
答案 D
解析做曲線運(yùn)動的物體速度大小可能不變，但方向一定在變，故A錯誤；做曲線運(yùn)動的物體所受合力指向軌跡凹側(cè)，可知煙塵顆粒所受的力在變化，故不可能是勻變速曲線運(yùn)動，故B錯誤；做曲線運(yùn)動的物體所受合力指向軌跡凹側(cè)，故P點處的加速度方向不可能水平向左，故C錯誤；做曲線運(yùn)動的物體所受合力指向軌跡凹側(cè)，故Q點處的合力方向可能豎直向下，故D正確。
10．在光滑水平面上有一質(zhì)量為2 kg的物體，受幾個共點力作用做勻速直線運(yùn)動?，F(xiàn)突然將與速度方向相反的2 N的力水平旋轉(zhuǎn)90°，則關(guān)于物體運(yùn)動情況，下列敘述正確的是( )
A．物體做速度大小不變的曲線運(yùn)動
B．物體做加速度大小變化的曲線運(yùn)動
C．物體做加速度大小為eq \r(2) m/s2的勻變速曲線運(yùn)動
D．物體做加速度大小為1 m/s2的勻變速曲線運(yùn)動
答案 C
解析物體原來所受合力為零，當(dāng)將與速度方向相反的2 N的力水平旋轉(zhuǎn)90°后，其受力如圖所示，
其中Fx＝Fy＝2 N，F(xiàn)是Fx、Fy的合力，即F＝2eq \r(2) N，且大小、方向都不變，為恒力，物體的加速度大小為a＝eq \f(F,m)＝eq \f(2\r(2),2) m/s2＝eq \r(2) m/s2，大小恒定，方向與速度方向不在同一直線上，故物體做勻變速曲線運(yùn)動，故C正確。
11．如圖，乒乓球從斜面上滾下，以一定的速度沿直線運(yùn)動。在與乒乓球路徑相垂直的方向上放一個紙筒(紙筒的直徑略大于乒乓球的直徑)，當(dāng)乒乓球經(jīng)過筒口正前方時，對著球橫向吹氣，則關(guān)于乒乓球的運(yùn)動，下列說法中正確的是( )
A．乒乓球?qū)⒈３衷械乃俣壤^續(xù)前進(jìn)
B．乒乓球?qū)⑵x原有的運(yùn)動路徑，但不進(jìn)入紙筒
C．乒乓球一定能沿吹氣方向進(jìn)入紙筒
D．只有用力吹氣，乒乓球才能沿吹氣方向進(jìn)入紙筒
答案 B
解析當(dāng)乒乓球經(jīng)過筒口正前方時，對著球橫向吹氣，乒乓球開始做曲線運(yùn)動，運(yùn)動軌跡不會經(jīng)過紙筒，所以乒乓球不可能進(jìn)入紙筒，故選B。
12．(2023·湖南高一期中)“細(xì)雨斜風(fēng)作曉寒，淡煙疏柳媚晴灘”是宋代文學(xué)家蘇軾描寫早春游山時的沿途景觀。有一雨滴從靜止開始自由下落一段時間后，進(jìn)入如圖所示的斜風(fēng)區(qū)域并下落一段時間，然后又進(jìn)入無風(fēng)區(qū)繼續(xù)運(yùn)動直至落地，若雨滴受到的阻力可忽略不計，則圖中最接近雨滴真實運(yùn)動軌跡的是( )
答案 D
解析雨滴在斜風(fēng)區(qū)受風(fēng)力與重力，兩個力的合力與速度方向不共線，所以雨滴在此區(qū)域內(nèi)做曲線運(yùn)動，且風(fēng)力與重力合力的方向應(yīng)該指向運(yùn)動軌跡曲線凹側(cè)，B、C錯誤；在無風(fēng)區(qū)重力方向與速度方向也不共線，雨滴運(yùn)動軌跡也應(yīng)該是曲線，且重力方向應(yīng)該指向運(yùn)動軌跡曲線凹側(cè)，A錯誤，D正確。
13.(多選)在光滑平面上的一運(yùn)動質(zhì)點以速度v通過原點O，v與x軸成α角(如圖所示)，與此同時，質(zhì)點上加有沿x軸正方向的恒力Fx和沿y軸正方向的恒力Fy，則( )
A．因為有Fx，質(zhì)點一定做曲線運(yùn)動
B．如果Fy>Fx，質(zhì)點向y軸一側(cè)做曲線運(yùn)動
C．如果Fy＝Fxtan α，質(zhì)點做直線運(yùn)動
D．如果Fy

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