5.1-曲线运动-课件(人教版必修2).pptVIP

答案　14.4　匀加速曲线运动 三、小船渡河问题 6．小船在200 m宽的河中横渡，水流速度为3 m/s，船在静水中的航速是5 m/s，求： (1)当小船的船头始终正对对岸行驶时，它将在何时、何处到达对岸？ (2)要使小船到达河的正对岸，应如何行驶？多长时间能到达对岸？(sin37°＝0.6) 答案　(1)40 s　下游120 m　(2)船头与岸的上游成53°　50 s 1．曲线运动的特点 (1)速度方向：时刻改变，某时刻的速度方向沿曲线上物体所处位置的切线方向． (2)运动性质：变速运动． (3)受力：合力与速度方向不共线． (4)位移与路程的关系：位移大小小于路程． (5)合力：合力不为零，指向曲线凹侧． (6)轨迹：夹在速度与合力的方向之间． 2．合运动与分运动的关系 (1)等效性　(2)等时性 (3)独立性　(4)同体性 解析　如图所示，物资的实际运动可以看做是竖直方向的匀速直线运动和水平方向的匀速直线运动两个分运动的合运动． 合运动与分运动关系的四个特性 (1)等效性：各分运动的共同效果与合运动的效果相同． (2)等时性：各分运动与合运动同时发生和结束，时间相同． (3)独立性：各分运动之间互不相干，彼此独立，互不影响． (4)同体性：各分运动与合运动是同一物体的运动． 【跟踪2】 质量m＝2 kg的物体在光滑平面上运动，其分速度vx和vy随时间变化的图象如图5-1-7中(a)、(b)所示，求： (1)物体的初速度； (2)t＝8 s时物体的速度； (3)t＝4 s时物体的位移大小． 图5-1-7 答案　(1)3 m/s，方向沿x轴正方向　(2)5 m/s，方向与x轴夹角为53°　(3)12.6 m 1.从运动学角度和动力学角度理解物体做曲线运动的条件 (1)从运动学角度：质点加速度的方向与速度的方向不在同一条直线上时，质点做曲线运动． (2)从动力学角度：质点所受合力的方向与速度方向不在同一条直线上时，质点做曲线运动． 物体做曲线运动的条件 2．曲线运动的轨迹特点：做曲线运动的物体，总是要受到与运动方向不在同一直线上的力的作用，使其运动轨迹发生改变，其改变后的轨迹处在运动方向与合力方向构成的夹角之间，且合外力总指向运动轨迹的凹侧，如图5-1-8所示． 图5-1-8 【典例3】 “神舟九号”已于2012年6月与在轨的“天宫一号”实现交会对接．如图所示，“神舟九号”在飞行过程中，沿曲线从M点向N点飞行的过程中，速度逐渐减小．在此过程中“神舟九号”所受合力方向可能是下列图中的 (　　)． 解析　做曲线运动的物体的运动轨迹向合力方向弯曲，A、D错误；卫星速度减小，表明它所受的合力沿切线方向的分力与速度方向相反，如图所示，故B错误，C正确． 答案　C 1.从力的效果理解曲线运动的条件 当物体受到的合外力的方向跟物体的速度方向不在一条直线上，而是成一定角度时，合外力产生的加速度的方向跟速度方向也成一定角度．把加速度沿速度方向和垂直速度的两个方向分解，如图5-1-9所示． 图5-1-9 沿速度方向的加速度，可使速度v增大(a1与v同向)或减小(a1与v反向)；垂直速度方向的加速度，可使v的方向改变．所以物体做曲线运动时，a2一定不等于零，合加速度一定与速度不共线． 2．结论 (1)合外力与速度夹角为锐角时，物体做曲线运动，速率越来越大；(2)合外力与速度夹角为直角时，物体做曲线运动，速率不变； (3)合外力与速度夹角为钝角时，物体做曲线运动，速率越来越小． 【跟踪3】 如图5-1-10所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中以速度v匀速上浮．红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平匀加速向右运动，则蜡块的轨迹可能是(　　)． A．直线P B．曲线Q C．曲线R D．无法确定 图5-1-10 解析　红蜡块在竖直方向上做匀速直线运动，在水平方向上做匀加速直线运动，所受合力水平向右，合力与合速度不共线，红蜡块的轨迹应为曲线，A错误．由于做曲线运动的物体所受合力应指向轨迹的凹侧，故B正确，C、D错误． 答案　B 物理建模1　运动合成与分解的典型实例——小船渡河问题 模型特点 1．条件：河岸为平行直线，水流速度v水恒定，船相对静水的速度v船大小一定，河宽设为d. 2．常见问题：小船渡河问题可以分为四类，即能否垂直于河岸过河、过河时间最短、过河位移最短和躲避障碍，考查最多的是过河时间最短和过河位移最短的问题． 处理方法 1．渡河时间最短问题 图5-1-11 图5-1-12 典例剖析 【典例】 小船在200 m宽的河中横渡，水流速度是2 m/s，小船在静水中的航速是4 m/s.求： (1)要使小船渡河耗时最少，应如何航