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高三物理平拋運動教案
考點8:曲線運動中質點的速度沿軌道的切線方向,且必具有加速度.(能力級別:Ⅱ)
1.做曲線運動的物體在某一點(或某一時刻)的速度方向是在曲線的切線方向。
質點在某一點(或某一時刻)的速度方向是在曲線的這一點的切線方向。切線方向和物體的走向(軌跡的延伸方向)有關,我們規定,切線方向應與該處軌跡的延伸方向一致。例如從A到B,它經C點時速度方向如圖所示。直線運動中的速度方向可看成是曲線運動中速度方向的特例。
曲線運動是變速運動,所以曲線運動一定具有加速度,即合外力一定不為零。
2.物體做曲線運動的條件
曲線運動既然是一種變速運動,就一定有加速度,由牛頓第二定律可知,也一定受到合外力作用。當運動物體所受合外力的方向跟物體的速度方向在同一條直線上(同向或反向)時,物體做直線運動。這時合外力只改變速度大小,不改變速度的方向。當合外力的方向跟速度方向不在同一條直線上時,可將合外力分解到沿著速度方向和垂直于速度方向上,沿著速度方向的分力改變速度大小,垂直于速度速度方向的分力改變速度的方向,這時物體做曲線運動。若合外力與速度方向始終垂直,物體就做速度大小不變、方向不斷改變的曲線運動。若合外力為恒力,物體就做勻變速曲線運動。總之,物體做曲線運動的條件是:物體所受的合外力跟它的速度方向不在同一直線上。
3.力決定了給定物體的加速度,力與速度的方向關系決定了物體的運動規律。
【例題】如圖某質點在恒力F作用下從A點沿圖所示曲線運動到B點,到達B點后,質點受到的力大小不變,但方向恰與F相反,則它從B點開始的運動軌跡可能是圖中的哪條曲線
A.曲線a B.曲線b
C.曲線c D.以上三條曲線都不可能
(全國高考題)
解析:物體由A到B是在恒力作用下,沿曲線運動的,那么力F的方向必然指向軌跡AB的凹向,即軌跡始終處于外力與速度的夾角之中,可以肯定運動到B點時,該力F一定指向過B點的切線的下方,反向后,運動的軌跡應該在-F與過B的切線之間,所以軌跡應該是Ba。因此答案選:A
變式練習:
1.一物體由靜止開始下落一小段時間后突然受一恒定水平風力的影響,但著地前一小段時間風突然停止,則其運動軌跡的情況可能是圖中的哪一個?
考點7:運動的合成和分解.(能力級別:Ⅰ)
運動的合成與分解是研究復雜運動的重要方法,主要用于解決曲線運動(一般不研究圓周運動),用一維的運動來解決二維和三維運動的問題。而運動的合成與分解與力的合成與分解遵循同樣的規律,即平行四邊形法則。描述運動的物理量中的矢量都可以用平行四邊形法則來合成和分解。
(1)定義:已知分運動求合運動,叫運動的合成;已知合運動求分運動,叫運動的分解。
分運動和合運動是一種等效替代關系,運動和合成與分解是研究曲線運動的一種基本方法。
(2)合運動和分運動的關系
①等效性:各分運動的規律疊加起來與合運動的規律有完全相同的效果。
②獨立性:某個方向上的運動不會因為其它方向上是否有運動而影響自己的運動性質。在運動中一個物體可以同時參與幾種不同的運動,在研究時,可以把各個運動都看做是互相獨立進行,互不影響。
運動的獨立性原理(疊加原理):一個運動可以看成由幾個各自獨立進行的運動疊加而成,這就是運動的獨立性原理或運動的疊加原理。
③等時性:合運動通過合位移所需的時間和對應的每個分運動通過分位移的時間相等。即各分運動總是同時開始,同時結束。
分運動和合運動都是屬于同一個物體的,它們從同一地點出發,經過相同的時間,到達同一個位置。
(3)運動的合成與分解的運算法則
運動的合成與分解是指物體運動的各物理量:即位移、速度、加速度的合成與分解。由于它們是矢量,所以它們都遵循矢量合成和分解法則。
兩分運動在同一直線上時,同向相加,反向相減。不在同一直線上,按照平行四邊形定則進行合成與分解。
(4)如何確定一個運動的分運動
確定一個運動的分運動的一般步驟是:
①根據運動的效果(產生位移)確定運動分解方向
②應用平行四邊形定則,畫出運動分解圖
③將平行四邊形轉化為三角形,應用物理知識求解。
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