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曲線運(yùn)動(dòng)的物理教學(xué)方案
【課 題】
曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解
【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】
1、了解曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，掌握物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件;
2、知道運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法，并會(huì)用來(lái)解決一些實(shí)際問(wèn)題。
【知識(shí)要點(diǎn)】
一、曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：
1、作曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度始終在軌跡的切線方向上，因此，曲線運(yùn)動(dòng)速度方向在不斷變化，故曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng);
2、曲線運(yùn)動(dòng)中一定有加速度且加速度和速度不能在一條直線上，加速度方向一定指向曲線運(yùn)動(dòng)凹的那一邊。
二、曲線運(yùn)動(dòng)的條件：
物體所受合外力與速度方向不在同一直線上。中學(xué)階段實(shí)際處理的合外力與速度的關(guān)系常有以下三種情況：
1、合外力為恒力，合外力與速度成某一角度，如在重力作用下平拋，帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)的類(lèi)平拋等。
2、合外力為變力，大小不變，僅方向變，且合力與速度垂直，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
3、一般情況，合外力既是變力，又與速度不垂直時(shí)，高中階段只作定性分析。
三、運(yùn)動(dòng)的合成與分解：
1、運(yùn)動(dòng)的合成與分解包含了位移、加速度、速度的合成與分解。均遵循平行四邊形法則。(一般采用正交分解法處理合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系)中學(xué)階段，運(yùn)動(dòng)的合成與分解是設(shè)法把曲線運(yùn)動(dòng)(正交)分解成直線運(yùn)動(dòng)再用直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解。
2、常見(jiàn)模型： 船渡河問(wèn)題;
牽連物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。
3、渡河問(wèn)題：
(1)要使過(guò)河的時(shí)間最短，則船頭必須垂直河岸;
(2) 要使過(guò)河的位移最短：
a、若v船 v水,則船頭必須指向河岸上游方向;使合速度垂直河岸，最小位移等于河寬;
b、若v船 v水,只有當(dāng)v船 v合 時(shí)，過(guò)河的位移最小。
4、對(duì)于牽連物體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：一般把與繩(或其他牽連物)不共線的物體實(shí)際速度作為合速度，然后沿繩和垂直繩分解。
【典型剖析】
[例1] (2008屆海安如皋高三物理期中聯(lián)考卷)在地面上觀察下列物體的運(yùn)動(dòng)，其中物體做曲線運(yùn)動(dòng)的是 ( )
A.正在豎直下落的雨滴突然遭遇一陣北風(fēng)
B.向東運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受到一個(gè)向西方向力的作用
C.河水勻速流動(dòng)，正在河里勻加速駛向?qū)Π兜钠?/p>
D.在以速度v前進(jìn)的列車(chē)尾部，以相對(duì)列車(chē)的速度v水平向后拋出的小球
[例2] (1)(南通海門(mén)市08屆高三第一次診斷性考試試卷)一只小船在靜水中的速度大小始終為5m/s，在流速為3m/s的河中航行，則河岸上的人能看到船的實(shí)際航速大小可能是( )
A.1m/s B.3m/s C.8m/s D.10m/s
(2)(揚(yáng)州市08屆高考模擬試卷 )河水的流速隨離河岸的距離的變化關(guān)系如下圖左圖所示，船在靜水中的速度與時(shí)間的關(guān)系如如下圖右圖所示，若要使船以最短時(shí)間渡河，則( )
A.船渡河的最短時(shí)間是60s B.船在行駛過(guò)程中，船頭始終與河岸垂直
C.船在河水中的最大速度是5m/s D.船在河水中航行的軌跡是一條直線
[例3] (奉賢區(qū)09屆高三物理試題)3.在抗雪災(zāi)中，空軍從很高的高空用降落傘空投救災(zāi)物資，降落傘下面的重物有500kg，降落傘在下落過(guò)程中始終遇3m/s的水平風(fēng)，已知降落傘下落中受到的阻力F=kv2(k=200Ns2/m2)，而降落傘自身重力忽略不計(jì)，則降落傘在勻速運(yùn)動(dòng)前做_______________運(yùn)動(dòng)，降落傘勻速通過(guò)最后的200m高空所需的時(shí)間為_(kāi)_______s。
[例4]如圖所示，一質(zhì)量為m的氫氣球用細(xì)繩拴在地面上，地面上空風(fēng)速水平且恒為v0，球靜止時(shí)繩與水平方向夾角為.某時(shí)刻繩突然斷裂，氫氣球飛走.已知?dú)錃馇蛟诳諝庵羞\(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的阻力f正比于其相對(duì)空氣的速度v，可以表示為f=kv(k為已知的常數(shù)).則
(1)氫氣球受到的浮力為多大?
(2)繩斷裂瞬間，氫氣球加速度為多大?
(3)一段時(shí)間后氫氣球在空中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其水平方向上的速度與風(fēng)速v0相等，求此時(shí)氣球速度大小(設(shè)空氣密度不發(fā)生變化，重力加速度為g).
【訓(xùn)練設(shè)計(jì)】
1、(2008屆蘇州五市三區(qū)高三教學(xué)調(diào)研測(cè)試試卷)如圖所示，在一次救災(zāi)工作中，一架沿水平直線飛行的直升飛機(jī) ，用懸索(重力可忽略不計(jì))救護(hù)困在湖水中的傷員 。在直升飛機(jī) 和傷員 以相同的水平速度勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，懸索將傷員提起，在某一段時(shí)間內(nèi)， 、 之間的距離以 (式中 為直升飛機(jī) 離地面的高度，各物理量的單位均為國(guó)際單位制單位)規(guī)律變化，則在這段時(shí)間內(nèi)，下面判斷中正確的是(不計(jì)空氣作用力)( )
、懸索的拉力小于傷員的重力;
、懸索成傾斜直線;
、傷員做速度減小的曲線運(yùn)動(dòng);
、傷員做加速度大小、方向均不變的曲線運(yùn)動(dòng);
2、(2010上海物理)12. 降落傘在勻速下降過(guò)程中遇到水平方向吹來(lái)的風(fēng)，若風(fēng)速越大，則降落傘( )
(A)下落的時(shí)間越短 (B)下落的時(shí)間越長(zhǎng)
(C)落地時(shí)速度越小 (D)落地時(shí)速度越大
3、(2010江蘇卷)如圖所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中始終保持懸線豎直，則橡皮運(yùn)動(dòng)的速度( )
(A)大小和方向均不變
(B)大小不變，方向改變
(C)大小改變，方向不變
(D)大小和方向均改變
4、(09廣東理科基礎(chǔ)6)船在靜水中的航速為v1，水流的速度為v2。為使船行駛到河正對(duì)岸的碼頭，則v1相對(duì)v2的方向應(yīng)為 ( )
5、(普陀區(qū)高三年級(jí)物理學(xué)科期末調(diào)研試卷)一個(gè)物體在幾個(gè)共點(diǎn)力的作用下，保持平衡狀態(tài)，如果撤去其中一個(gè)力F1，而其余力保持不變，關(guān)于該物體的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是( )
A、可能沿著F1的方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
B、可能沿著F1的反方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C、可能做勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D、可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
6、(虹口區(qū)2009高三教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)題)、在河面上方20m的岸上有人用長(zhǎng)繩栓住一條小船，開(kāi)始時(shí)繩與水面的夾角為30。人以恒定的速率v=3m/s拉繩，使小船靠岸，那么5s后小船前進(jìn)了_________m，此時(shí)小船的速率為_(kāi)____m/s。
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