曲线运动
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1. 定义:
物体运动轨迹是曲线的运动。速度方向不断变化。
2. 条件:
直线运动中的加减速条件:当速度与加速度(合力)同向时,物体做加速直线运动;当速度与加速度(合力)反向时,物体做减速直线运动;扩展当速度与加速度(合力)不共线时,物体做曲线运动。
曲线运动的速度方向:
1. 速度的方向在任意时刻都是改变的。
2. 某一点速度的方向,沿曲线在这一点的切线方向。
速度是矢量,曲线运动中速度的方向在不断变化,所以曲线运动是变速运动。
分类:
一为恒力作用下的曲线运动,建立固定平面直角坐标系结合运动合成分解来研究。
二为变力作用下的曲线运动,建立随物体运动的自然坐标系结合动力学原因来研究。
(1)匀速与变速
①速度不变——匀速直线运动
②加速度不变——匀变速运动(注意:匀变速运动不一定是直线运动)
(2)直线与曲线
①直线运动的条件——速度与合力(加速度)共线,同向则加速直线,反向则减速直线,合力为零则匀速直线
②曲线运动的条件——速度与合力(加速度)不共线
综合上述两点:
匀变速曲线运动的条件——合力(加速度)不变且于速度不共线
非匀变速曲线运动的条件——合力(加速度)变化且于速度不共线
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加速和减速的判断
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F合方向与速度v的方向夹角为θ,当θ为锐角,物体做加速运动,当θ为钝角,物体做减速运动。
特点:
①方向:某点瞬时速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向
②运动类型:变速运动(速度方向不断变化)。
③F合≠0,一定有加速度a。
④F合方向一定指向曲线凹侧。
⑤F合可以分解成水平和竖直的两个力。
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蜡块运动
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例题1: 一个作曲线运动的物体( )
A.它的瞬时速度一定是变化的
B.它的加速度一定是变化的
C.它受到的合力一定是变化的
D.它的动能可能是不变的
【分析】
物体做曲线运动的条件是物体所受合外力方向和速度方向不在同一直线上,曲线运动最基本特点是速度方向时刻变化,根据物体做曲线运动条件和曲线运动特点即可解答本题
【解析】
ABC、物体做曲线运动,无论速度大小是否变化,但是速度方向一定改变,而加速度则不确定,因此合外力也不确定,如平抛运动中物体加速度不变,合外力也不变,故A正确,BC错误;D、物体做匀速圆周运动,速度的大小不变,则动能也不变;故D正确。
【答案】AD
例题2:一带负电荷的质点,在电场力作用下沿曲线abc从a减速运动到c.则关于b点电场强度E的方向,可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)( )
A.
B.
C.
D.
【分析】
根据物体做曲线运动的条件和受力特点分析电荷受的电场力方向,再由负电荷所受的电场力方向与场强方向相反进行选择.
【解析】
负电荷电场力方向与场强方向相反;电荷在电场力作用下沿曲线abc从a减速运动到c,故电场力指向内侧且偏向后;故电场强度的方向指向外侧且偏向前方,故A正确,BCD均错误。
【答案】A
例题3:关于物体运动过程所遵循的规律或受力情况的分析,下列说法中不正确的是( )
A.月球绕地球运动的向心力与地球上的物体所受的重力是同一性质的力
B.月球绕地球运动时受到地球的引力和向心力的作用
C.物体在做曲线运动时一定要受到力的作用
D.物体仅在万有引力的作用下,可能做曲线运动,也可能做直线运动
【分析】
月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供;地面上的物体受到的力也是万有引力.
【解析】
A、月球绕地球运动的向心力是地球对其的万有引力,地球上的物体所受的重力也是万有引力,故是同一性质的力,故A正确;
B、月球绕地球运动时受到地球的引力作用,引力提供向心力,故B错误;
C、物体在做曲线运动时,速度是切线方向,时刻改变,一定有加速度,故合力一定不为零,故C正确;
D、物体仅在万有引力的作用下,可能做曲线运动,如卫星的运动;也可能做直线运动,如自由落体运动,故D正确。
【答案】B
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