人教版高中物理必修二第五章抛体运动51第一节曲线运动课件(共2课时).ppt
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- 人教版 高中物理 必修 第五 章抛体 运动 51 第一节 曲线运动 课件 课时
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1、第五章 抛体运动自然界中的曲线运动是很常见的投篮公转的地球我们把轨迹是曲线的运动叫曲线运动 从现在开始,我们把目光转向抛体运动、圆周运动、以及更一般的曲线运动,从中我们可以体会到,研究直线运动的思路和方法,原则上同样可以用来处理曲线运动。研究直线运动的思路和方法1、明确研究对象物理模型:运动模型:变速直线运动2、画出运动图像或示意图3、选择运动学规律:4、数学方法求解:质点匀速直线运动匀变速直线运动坐标系位移速度加速度atvv02021attvx勾股定理和三角函数横县百合完全中学韦衍虎5.1曲线运动问题导入 观察右边两幅图片描述的现象,你能说清楚:砂轮打磨下来炽热微粒和飞出去的链球,分别沿着什
2、么方向运动?各个方向的都有直线运动和曲线运动物体做曲线运动时,速度方向又是怎样的呢?v直线运动 速度方向固定运动轨迹一致曲线运动 速度方向不固定一、曲线运动的速度方向做曲线运动的物体,速度方向在不断变化如何确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向?演 示观察做曲线运动物体的速度方向从A端离开的轨迹从B端离开的轨迹墨迹所在的直线为轨道所在曲线点的切线切线一个数学概念切线相离切线割线直线与圆的关系:当B点非常非常接近A点时,这条割线就叫做在A点的切线。A AB BB B切线割线切线与圆只有一个交点A那么对于其他曲线呢?曲线看成是圆的一部分组成的平均速度瞬时速度txv 质点在某一点的速度,沿曲线在这
3、一点的切线方向。V 质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向。速度是矢量大小方向不断变化所以,曲线运动一定是变速运动。变不变平抛运动匀速圆周运动他身后为什么有一块网了?实际应用曲线运动速度方向在不断变化,且沿这一点的切线方向实际应用 见鬼,被甩了一身见鬼,被甩了一身泥泥自行车挡泥板物体不受力F=ma将静止或匀速直线物体做曲线运动合力一定不为零 物体如果不受力,将静止或匀速直线运动。那么,你认为物体在什么条件下做曲线运动呢?物体受什么样的力才会做曲线运动?a0a=0加速直线运动演 示观察钢球的运动轨迹F 当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。v3v2v1mgv1
4、mgv3v2mgmg二、物体做曲线运动的条件mgv1v3v2F合=ma牛顿第二定律mgmgmgaaaa 加速度方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。曲线运动物体的轨迹夹在速度方向和合力(加速度)方向之间。做曲线运动的物体所受合力(加速度)必指向运动轨迹凹侧。C物体运动轨迹夹在速度方向和合力方向之间。做曲线运动的物体所受合力必指向运动轨迹凹侧。课堂练习例1:若已知物体的初速度为v0的方向及它受到的恒定的合力F的方向,则可能的轨迹是图中的()A B C D例2:跳水运动是一项难度很大又板具观赏性的运动,我国运动多次在国际跳水赛上摘金夺银,被为跳水“梦之队。图5.1-14是一位跳水运动员高
5、台跳水时头事的运动轨。最后运动同沿直方向以是入水个运动过程中。在哪几个位工失的方向与入水时的方向同?在哪几个位工与的方向相反?在图中标出这些位置。解:如图所示,头部入水过程中速度方向如图中箭头所示,起跳时头部速度往上。课堂练习B D 在A,C位置头部的速度与入水时速度v方向相同;在B,D位置头部的速度方向与入水时速度v方向相反。联系飞镖在空中做曲线运动的轨迹相联系,体会曲线运动的方向与轨迹曲线的关系。取一根稍长的细杆,一端固定一根铁钉,另一端用羽毛或纸片做成尾翼,这样就得到一个个能够显示曲线运动速度方向的“飞镖”。在空旷地带把飞镖向斜上方抛出,飞镖在空中的指向就是它做曲线运动的速度方向。飞镖落
6、至地面插入泥土后的指向就是它落地瞬时的速度方向。改变飞镖的投射角,观察它在飞行过程中直到插入地面时的不同角度。做一做用飞镖显示曲线运动的速度方向轨迹是曲线的运动叫曲线运动。一、曲线运动的速度方向1.做曲线运动的物体,速度方向在不断变化。2.质点在某一点的速度,沿曲线在这一点的切线方向。3.曲线运动一定是变速运动。二、物体做曲线运动的条件1.当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。2.加速度方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。曲线运动物体的轨迹夹在速度方向和合力(加速度)方向之间。做曲线运动的物体所受合力(加速度)必指向运动轨迹凹侧。推论:课堂小结 曲线运
7、动(一)曲线运动(一)高一物理高一物理一一.关于曲线运动的产生条件关于曲线运动的产生条件1.1.曲线运动的产生条件曲线运动的产生条件物体的运动情况由物体受到的合力和物体的初速度两个物体的运动情况由物体受到的合力和物体的初速度两个因素决定。因素决定。如果物体受到合力的方向同物体的速度方向不在同一条如果物体受到合力的方向同物体的速度方向不在同一条直线上,物体将做曲线运动。直线上,物体将做曲线运动。2.2.平抛运动的产生平抛运动的产生(1)(1)初速度沿水平方向;初速度沿水平方向;(2)(2)运动过程中只受重力的作用。运动过程中只受重力的作用。3.圆周运动的产生圆周运动的产生(1)如果物体受到的合力
8、大小不变,方向同速度方向始终如果物体受到的合力大小不变,方向同速度方向始终相互垂直,物体将做匀速圆周运动。相互垂直,物体将做匀速圆周运动。(2)如果物体做速度大小变化的圆周运动,物体受到的合如果物体做速度大小变化的圆周运动,物体受到的合力沿半径方向指向圆心的分力充当向心力,改变线速度力沿半径方向指向圆心的分力充当向心力,改变线速度的方向。合力沿圆周轨迹切线方向的分力用来改变线速的方向。合力沿圆周轨迹切线方向的分力用来改变线速度的大小。度的大小。0,xv t0 xvv21,2ygtyvgt二曲线运动的解题方法二曲线运动的解题方法1.解决平抛运动问题的方法解决平抛运动问题的方法将平抛运动分解成两个
9、简单的分运动:将平抛运动分解成两个简单的分运动:水平方向的匀速直线运动水平方向的匀速直线运动 竖直方向的自由落体运动竖直方向的自由落体运动 由分运动的规律,利用矢量合成的平行四边形法则或由分运动的规律,利用矢量合成的平行四边形法则或三角形法则,求合运动的位移和速度。三角形法则,求合运动的位移和速度。例例1:在足够高的地方,以水平初速度:在足够高的地方,以水平初速度v0抛出一物体,忽抛出一物体,忽略空气阻力,求抛出略空气阻力,求抛出t秒后物体的位移和速度。秒后物体的位移和速度。0,xv t212ygt2222201()()2sxyv tgt0tan 2ygtxv v0yxs)求位移的方法求位移的
10、方法(1)如图,将平抛运动分解为水平匀速直线运动和竖直自如图,将平抛运动分解为水平匀速直线运动和竖直自由落体运动。由落体运动。(2)利用位移的几何关系,求位移利用位移的几何关系,求位移22220()txyvvvvgt00tan yvgtvv vxvtvy)求速度的方法求速度的方法(1)平抛运动过程中任何一点的速度都可以分解成水平方平抛运动过程中任何一点的速度都可以分解成水平方向的分速度向的分速度vx v0和竖直方向上的分速度和竖直方向上的分速度vy gt。(2)利用速度的几何关系,求抛出利用速度的几何关系,求抛出t时间后的速度时间后的速度【小结】小结】:解决平抛问题的关键是合理利用速度和位移两
11、个几解决平抛问题的关键是合理利用速度和位移两个几何关系列方程求解何关系列方程求解2.圆周运动的解题方法(1)画出研究对象物理过程的示意图,准确定出向心力的方向(2)准确定出圆心,然后利用长度的几何关系计算半径。(3)合理利用下列一组动力学公式 列方程求解。22mvFmamrr向向三三.典型题典型题题题1:一条宽为:一条宽为L的河流,河水流速为的河流,河水流速为v1,船在静水中的船在静水中的速度为速度为v2,讨论在讨论在v2v1和和v2v1时,如图甲所示,由速度的三角形几何时,如图甲所示,由速度的三角形几何关系,可以看出当船的合速度方向垂直于河岸时,航程关系,可以看出当船的合速度方向垂直于河岸时
12、,航程最短,大小为最短,大小为L.此时船头的方向指向斜上游同河岸的夹此时船头的方向指向斜上游同河岸的夹角角21sin,vLvS 12vSLv21cosvv 乙乙v1v2v()LS(2)当当v2v1时,如图乙所示,由速度的三角形几何关系,时,如图乙所示,由速度的三角形几何关系,可以看出当船的速度可以看出当船的速度v方向和方向和v2的方向相互垂直时,航程的方向相互垂直时,航程s最短最短此时船头的方向指向斜上游同河岸的夹角此时船头的方向指向斜上游同河岸的夹角,2Ltv(3)题题1中条件不变,讨论船如何航行时过河时间最短。中条件不变,讨论船如何航行时过河时间最短。在河宽一定的条件下,船的过河时间只取决
13、于船在垂直在河宽一定的条件下,船的过河时间只取决于船在垂直于河岸方向的分速度,两种情况下,只有当船头垂直于于河岸方向的分速度,两种情况下,只有当船头垂直于河岸方向航行时,垂直于河岸方向的分速度才能最大等河岸方向航行时,垂直于河岸方向的分速度才能最大等于于v2,此时过河的最短时间此时过河的最短时间【小结】过河位移最短与过河时间最短是两个不同的物【小结】过河位移最短与过河时间最短是两个不同的物理过程。航程最短是指合位移最小。时间最短是指当船理过程。航程最短是指合位移最小。时间最短是指当船头垂直于河岸航行时,船在垂直于河岸方向的分速度最头垂直于河岸航行时,船在垂直于河岸方向的分速度最大,此时过河时间
14、最短。解决这类问题的关键就是依据大,此时过河时间最短。解决这类问题的关键就是依据合运动与分运动的等时性、独立性。合理构建速度和位合运动与分运动的等时性、独立性。合理构建速度和位移的几何关系来求解。移的几何关系来求解。)v0题题2:如图所示,以水平速度:如图所示,以水平速度v0抛出的一小物体抛出的一小物体,忽略空气忽略空气阻力的影响,飞行一段时间后阻力的影响,飞行一段时间后,垂直撞在倾角为垂直撞在倾角为的斜面上。的斜面上。求求(1)物体完成这段飞行的时间是多少物体完成这段飞行的时间是多少?(2)物体的位移?物体的位移?00,yvvtgvgt 0vtgtg)v0v0vvyyxs)分析:分析:(1)
15、根据小物体垂直撞在斜面上的条件,可以构建根据小物体垂直撞在斜面上的条件,可以构建如图所示的速度的几何关系,根据几何关系可得:如图所示的速度的几何关系,根据几何关系可得:分析:分析:(2)在构建如图所示的位移的几何关系,可以得出:在构建如图所示的位移的几何关系,可以得出:位移位移s的方向斜向下和水平方向的夹角的方向斜向下和水平方向的夹角,0,xv t21,2ygt222202412vsxytggtg12ytgxtg)v0v0vvyyxs)(v0题题3.滑雪运动员从倾角为滑雪运动员从倾角为,可看成斜面的滑道顶端,以可看成斜面的滑道顶端,以水平速度水平速度V0滑出滑出,最后落在滑道上,忽略空气阻力的
16、影,最后落在滑道上,忽略空气阻力的影响,估算滑雪运动员在空中可用于完成动作的时间。响,估算滑雪运动员在空中可用于完成动作的时间。分析:滑雪运动员在空中的运动近似看成平抛运动,构分析:滑雪运动员在空中的运动近似看成平抛运动,构建如图所示的位移几何关系,由位移的几何关系可以得建如图所示的位移几何关系,由位移的几何关系可以得出:出:(v0 xy s)212ygt0 xv t02yttgxv 02v tgtg22220()xyvvvvgt00 yvgttgvv 02v tgtg拓展:题拓展:题3中条件不变,求运动员落到滑道前瞬间的落地中条件不变,求运动员落到滑道前瞬间的落地速度,如图利用速度的几何关系
17、速度,如图利用速度的几何关系 vx v0,vy gt 速度方向斜向下和水平方向的夹角速度方向斜向下和水平方向的夹角,上面结果中的将上面结果中的将t 带入上面的公式中,既可以带入上面的公式中,既可以求出最后结果。求出最后结果。v0 s)vxvvy)小结:解平抛运动的问题关键是要合理利用速度小结:解平抛运动的问题关键是要合理利用速度 和位移的几何关系,然后列方程求解。和位移的几何关系,然后列方程求解。图图1 7ABCh2h1题题4:如图所示,实线是某质点平抛轨迹的一部分:如图所示,实线是某质点平抛轨迹的一部分,测得测得AB、BC间的水平距离间的水平距离s1 s2 0.4m,高度差高度差h1 0.2
18、5m,h2 0.35m求:求:(1)质点平抛的初速度质点平抛的初速度v0为多大?为多大?(2)抛出点到抛出点到B点的水平距离和竖直距离各为多大?点的水平距离和竖直距离各为多大?(g 10m/s2)101202svtsvt,120.4ssm,12tt 221hhg t210.1hhtsg 1014(/)svm st有有分析:分析:(1)平抛运动可看作水平方向上的匀速直线运动和平抛运动可看作水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动的合运动。竖直方向上的自由落体运动的合运动。在水平方向上在水平方向上 依题意依题意 所以所以 平抛运动在竖直方向的分运动是匀变速直线运动,又因平抛运动在竖直方向
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