高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 曲线运动学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 曲线运动学案设计，共8页。学案主要包含了学习目标，思维脉络等内容，欢迎下载使用。


本章素养概述
〔情 境 导 入〕
在我们生活的广阔空间里，物体在做各种各样的运动，其中有很多是直线运动，更普遍的则是曲线运动。
如向空中喷出的水，运动员投出的篮球，游乐场的过山车等等，它们的运动都是曲线运动。那么曲线运动有什么规律？我们如何来研究曲线运动？这一章我们就来探究这些问题。
〔内 容 提 要〕
本章以曲线运动的一种特殊情况——平抛运动为例，研究物体做曲线运动的条件和规律。
本章所研究的运动形式不同于前面的直线运动，但研究的方法仍与前面一致，即根据牛顿第二定律研究物体做曲线运动时力与运动的关系。所以本章知识是牛顿运动定律在曲线运动形式下的具体应用。学好本章的概念和规律，将加深对速度、加速度及其关系的理解，加深对牛顿运动定律的理解，提高应用牛顿运动定律分析和解决实际问题的能力。
本章内容可划分为三个单元：
第一单元(第1节)：讲述了曲线运动的特点和物体做曲线运动的条件。
第二单元(第2节)：阐述了研究曲线运动的基本方法——运动的合成与分解。
第三单元(第3节～第4节)：通过实验研究了平抛运动的特点和规律。
本章的重点是平抛运动的规律，难点是处理曲线运动的基本方法——运动的合成与分解。
〔学 法 指 导〕
1．要重视对物理现象的深入观察和对物理规律的亲身体验，例如课本中的“飞镖”实验、“做一做”“研究平抛运动”等，经过了深入观察和亲身体验后，物理知识不仅容易领悟而且印象深刻。
2．要注意物理方法的学习，例如“极限的思想”“等效思维方法”等。运动的合成与分解是物理学中一种极其重要的等效思维方法，利用运动的合成与分解的方法，可以把较为复杂的曲线运动问题分解为简单的直线运动来解决，这是必须要掌握的。
3．解决问题时强调规范化。在物理学中，不同的问题有不同的特点，解决起来要遵从不同的规律，也就是说有不同的规范，这是科学方法的问题。对于所学各种抛体运动的规律要灵活运用，对具体问题进行具体分析，不可生搬硬套，要注意各物理量及各物理规律的物理意义。
KKK第一节 曲线运动
目标体系构建
明确目标·梳理脉络
【学习目标】
1．知道做曲线运动的物体的速度方向。
2．理解物体做曲线运动的条件。
3．会判断曲线运动轨迹上某点的速度方向，会分析做曲线运动的物体在轨迹上某位置的受力情况。
【思维脉络】
课前预习反馈
教材梳理·落实新知
知识点 1 曲线运动的速度方向
1．速度方向特点：做曲线运动的物体，速度的方向在__不断变化__。
2．速度方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的__切线__方向。
3．曲线运动的性质：曲线运动中速度的方向是变化的，所以曲线运动是__变速运动__。
知识点 2 物体做曲线运动的条件
1．理论分析：曲线运动是变速运动，速度__方向__时刻改变，物体的__加速度__一定不为0，故物体所受的__合力__一定不为0。
2．动力学角度：物体所受合力的方向与它的速度方向__不在__同一直线上。
3．运动学角度：物体加速度的方向与速度的方向__不在__同一直线上。
预习自测
『判一判』
(1)做曲线运动的物体，速度可能不变。(×)
(2)曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。(√)
(3)物体的速度不断改变，它一定做曲线运动。(×)
(4)物体做曲线运动时，合力一定不为零。(√)
(5)做曲线运动物体的合力一定是恒力。(×)
(6)做曲线运动的物体一定有加速度。(√)
『选一选』
假如在弯道上高速行驶的赛车，突然后轮脱离赛车，关于脱离赛车后的车轮的运动情况，以下说法正确的是( C )
A．仍然沿着赛车行驶的弯道运动
B．沿着与弯道垂直的方向飞出
C．沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道
D．上述情况都有可能
解析：赛车沿弯道行驶，任一时刻赛车上任何一点的速度方向都是赛车运动的曲线轨迹上对应点的切线方向。被甩出的后轮的速度方向就是甩出点轨迹的切线方向。选项C正确。
『想一想』
“丢沙包”游戏曾经风靡南北，是一个经典的群体性游戏，极受孩子们欢迎。
请想一想：
(1)丢出的沙包在空中做什么运动？
(2)沙包运动的速度在不同时刻有什么特点？曲线运动一定是变速运动吗？
解析：(1)曲线运动。
(2)速度方向时刻发生变化，都沿该时刻曲线的切线方向；曲线运动一定是变速运动。
课内互动探究
细研深究·破疑解难
探究
对曲线运动的理解
┃┃情境导入■
以初速度v0水平抛出一个质量为m的物体，物体在空中做曲线运动，如图所示，请思考：
(1)物体经过A、B、C、D时的速度方向和加速度方向是怎样的？
(2)物体的运动是一种什么性质的运动？
提示：(1)如图所示：
(2)匀变速曲线运动。
┃┃要点提炼■
1．曲线运动的速度
(1)曲线运动中质点在某一时刻(或某一位置)的速度方向，就是质点从该时刻(或该点)脱离曲线后自由运动的方向，也就是曲线上这一点的切线方向。
(2)速度是一个矢量，既有大小，又有方向，假如在运动过程中只有速度大小的变化，而物体的速度方向不变，则物体只能做直线运动，因此，若物体做曲线运动，表明物体的速度方向发生了变化。
2．曲线运动的性质
(1)运动学角度：由于做曲线运动的物体的速度方向时刻在变化，不管速度大小是否变化，因其矢量性，物体的速度时刻在变化，所以曲线运动一定是变速运动。
(2)动力学角度：曲线运动是否是匀变速运动取决于物体所受合外力的情况。合外力为恒力，物体做匀变速曲线运动；合外力为变力，物体做非匀变速曲线运动。
3．几种常见的运动形式
特别提醒
(1)曲线运动一定是变速运动，但是变速运动不一定是曲线运动。
(2)物体的合外力为恒力时，它一定做匀变速运动，但可能是匀变速直线运动，也可能是匀变速曲线运动。
┃┃典例剖析■
典题1 下列关于曲线运动的说法中正确的是( B )
A．曲线运动的速度一定变化，加速度也一定变化
B．曲线运动的速度一定变化，做曲线运动的物体一定有加速度
C．曲线运动的速度大小可以不变，所以做曲线运动的物体不一定有加速度
D．在恒力作用下，物体不可能做曲线运动
思路引导：eq \x(曲线运动)→eq \x(\a\al(速度方向,一定变化))→eq \x(\a\al(一定存在,加速度))
解析：做曲线运动的物体速度一定发生变化，但加速度可以不变(恒力作用)，例如把物体水平抛出后，物体只受重力，加速度不变，但在空中做曲线运动，选项A、D错误；做曲线运动的物体，速度大小可以不变，但方向一定发生变化，由于速度是矢量，速度发生变化，一定有加速度，选项B正确，选项C错误。
┃┃对点训练■
1．如图所示的陀螺，是汉族民间最早的娱乐工具，也是我们很多人小时候喜欢玩的玩具。从上往下看(俯视)，若陀螺立在某一点顺时针匀速转动，此时滴一滴墨水到陀螺上，则被甩出的墨水径迹可能是图中的哪一个( D )
解析：陀螺的边缘上的墨水沿切线方向飞出，所以A、B错误；陀螺立在某一点顺时针匀速转动，所以墨水滴的运动方向沿该点的切线方向，故C错误，D正确。
探究
物体做曲线运动的条件
┃┃情境导入■
如图所示，桌面上运动的小铁球在磁铁的引力作用下做曲线运动；人造卫星绕地球运行，在地球引力作用下做曲线运动。
请思考：小球做曲线运动时，受到的吸引力与轨迹弯曲的方向有什么关系？
提示：小球做曲线运动时，受到的吸引力方向与速度方向不在同一直线上，指向小球轨迹弯曲轨迹的内侧。
┃┃要点提炼■
1．物体做曲线运动的条件
(1)动力学条件：合力方向与物体的速度方向不在同一直线上。
(2)运动学条件：加速度方向与速度方向不在同一直线上。
2．无力不拐弯，拐弯必有力
曲线运动的轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间，而且向合力的方向弯曲，即合力指向轨迹的内侧。(如图所示，水平抛出的物体的受力方向和速度方向)
3．物体的受力与运动性质
┃┃典例剖析■
典题2 一辆汽车在水平公路上减速转弯，从俯视图中可以看到汽车沿曲线由M向N行驶。下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为正确的是( C )
思路引导：(1)曲线运动的轨迹在合力方向和速度方向之间且向力的方向弯曲。
(2)合外力方向与速度方向成锐角时，物本做加速曲线运动；成钝角时，物体做减速曲线运动。
解析：汽车运动的速度方向沿其轨迹的切线方向，由于速度减小，则合力方向与速度方向间的夹角大于90°，且合力指向弯曲轨迹的内侧方向，故选C。
┃┃对点训练■
2．(2020·贵州贵阳六中高一下学期月考)一个小球在水平桌面上运动，当小球运动至P点时，开始受到恒定外力的作用，运动轨迹如图所示，AP为直线，PB为曲线。对于小球受到的外力的方向，下列说法正确的是( C )
A．该外力可能沿x轴正方向
B．该外力可能沿x轴负方向
C．该外力可能沿y轴正方向
D．该外力可能沿y轴负方向
解析：小球做曲线运动时，所受合外力指向轨迹的凹侧，故C正确。
核心素养提升
以题说法·启智培优
易错点：不能正确理解物体做直线运动和曲线运动的条件而致错
案例 下列几种说法正确的是( C )
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不在同一直线上时，一定做曲线运动
D．如果合力方向与速度方向在同一直线上，则物体的速度方向不改变，只是速率发生变化
易错分析：本题误认为力变化，速度方向就变化，从而错选A项；或认为合力方向与速度方向在同一直线上时，速度方向一定不变化而错选D。出错的原因是对物体做直线运动和曲线运动的条件理解不透彻。
正确解答：根据牛顿第二定律F合＝ma可知，力的变化会导致加速度变化，力和加速度均是矢量，包括大小和方向。无论是变化的a还是恒定的a，当a的方向与v的方向在同一直线上时物体做直线运动；当a的方向和v的方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。故选项C正确。
素养警示
判断物体是否做曲线运动，要从两个方面考虑
(1)看有无合力。
(2)看合力与速度方向之间的夹角：若夹角不是0°、180°，物体将做曲线运动。
轨迹特点
加速度特点
运动性质
直线
加速度为零
匀速直线运动
加速度不变
匀变速直线运动
加速度变化
变加速直线运动
曲线
加速度不变
匀变速曲线运动
加速度变化
变加速曲线运动