恒力作用下的曲线运动PPT课件

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1、专题三专题三 ：恒力作用下的曲线运动：恒力作用下的曲线运动高考视角高考视角 抛体运动与生活实际的结合较为紧密，它考查运动的合成与分解，而且与带电粒子在电场中的运动相结合进行考查，因此也属于基础性知识 潍坊二中：杨善亮1、抛体和类抛体运动、抛体和类抛体运动(恒力作用下的曲线运恒力作用下的曲线运动动)，物体的加速度大小和方向都恒定不变，是匀，物体的加速度大小和方向都恒定不变，是匀变速运动。物体有初速度，而且初速度的方向与物变速运动。物体有初速度，而且初速度的方向与物体的加速度方向不在同一条直线上。体的加速度方向不在同一条直线上。2 2、最典型的匀变速曲线运动有三类：、最典型的匀变速曲线运动有三类：

2、只受只受重力作用的平抛（和斜抛）物体的运动；重力作用的平抛（和斜抛）物体的运动；带电粒带电粒子以某一初速度，沿着与电场方向成某一夹角射入子以某一初速度，沿着与电场方向成某一夹角射入匀强电场中，只受电场力作用的运动；匀强电场中，只受电场力作用的运动；物体所受物体所受各种外力的合力恒定，而且具有的初速度方向与合各种外力的合力恒定，而且具有的初速度方向与合外力方向成某一夹角的运动。外力方向成某一夹角的运动。抛体和类抛体运动抛体和类抛体运动3 3、在匀变速曲线运动中，物体的速度大小和方向、在匀变速曲线运动中，物体的速度大小和方向时刻都在变；恒力做功，物体具有的各种形式的能时刻都在变；恒力做功，物体具有

3、的各种形式的能量在不断转化；量在不断转化；研究速度（矢量）变化的规律、研究速度（矢量）变化的规律、恒力做功的特点、各种不同形式的能相互转化的过恒力做功的特点、各种不同形式的能相互转化的过程，程，是我们的主要目标和任务。是我们的主要目标和任务。4 4、抛体和类抛体运动，是沿初速度方向的匀速运、抛体和类抛体运动，是沿初速度方向的匀速运动与恒力方向上初速度为零的匀加速运动的合运动。动与恒力方向上初速度为零的匀加速运动的合运动。这种观点是研究匀变速曲线运动的理论基础，这种这种观点是研究匀变速曲线运动的理论基础，这种观点是力的独立作用原理的体现，这种观点也是研观点是力的独立作用原理的体现，这种观点也是研

4、究匀变速曲线运动的基本方向的出发点。因此，矢究匀变速曲线运动的基本方向的出发点。因此，矢量的合成与分解，将贯穿分析解决问题过程的始终。量的合成与分解，将贯穿分析解决问题过程的始终。1 1 平抛运动是典型的恒力作用下的运动，研究平抛运动的平抛运动是典型的恒力作用下的运动，研究平抛运动的基本方法是运动的分解。请你回答下列问题，认真体会合基本方法是运动的分解。请你回答下列问题，认真体会合运动与分运动的等时性、等效性和独立性特点，加深对该运动与分运动的等时性、等效性和独立性特点，加深对该种运动的理解和认识。种运动的理解和认识。注意研究问题的理论观点，掌握分析注意研究问题的理论观点，掌握分析问题解决问题

5、的基本方法，是培养能问题解决问题的基本方法，是培养能力、提高素质的根本途径。力、提高素质的根本途径。（1 1）如图所示，足够长的水平轨道）如图所示，足够长的水平轨道MNMN上左端有一点上左端有一点C C，过，过MNMN的竖直平的竖直平面上有两点面上有两点A A、B B，A A点在点在C C点的正上点的正上方，方，B B点与点与A A点在一条水平线上，不计点在一条水平线上，不计轨道阻力和空气阻力。轨道阻力和空气阻力。在在A A、C C两点以相同的速度同时水平两点以相同的速度同时水平向右抛出两小球，两球一定会相遇向右抛出两小球，两球一定会相遇在在A A、C C两点以相同的速度同时水平两点以相同的速

6、度同时水平向右抛出两小球，两球一定不会相遇向右抛出两小球，两球一定不会相遇MNABC在在A A点水平向右抛出一小球，同时在点水平向右抛出一小球，同时在B B点由静止释放一小球，两点由静止释放一小球，两球一定会相遇球一定会相遇在在A A、C C两点以相同的速度同时水平向右抛出两小球，并同时在两点以相同的速度同时水平向右抛出两小球，并同时在B B点由静止释放一小球，三小球有可能在水平轨道上相遇点由静止释放一小球，三小球有可能在水平轨道上相遇答案：答案：、AB1P2px同A、B落地时的动能相同A、B落地时的动量相移不同A、B沿X轴方向的位A、B的运动时间不同面说法正确的是：上，不计空气阻力，下在同一

7、水平面和P；P面运动，落地点为PB沿光滑斜;地点为P在竖直平面内运动，落沿X轴正方向抛出，A以相同的水平初速度V别B两质点从同一点O分（2）如图所示，A、21210答案：答案：题题细细心心体体会会：。请请通通过过解解答答下下列列问问转转化化与与守守恒恒定定律律的的应应用用、功功能能关关系系以以及及能能的的用用规规律律、牛牛顿顿运运动动定定律律题题时时往往往往涉涉及及独独立立作作和和初初速速度度共共同同决决定定，解解运运动动形形式式由由受受力力情情况况速速曲曲线线运运动动的的问问题题，其其匀匀强强电电场场中中做做匀匀变变带带电电粒粒子子（或或质质点点）在在.2+_abc一一样样大大和和最最小小，

8、动动能能的的增增加加值值的的速速度度最最小小的的速速度度最最大大，进进入入电电场场时时，同同时时飞飞离离电电场场和和刚刚好好打打在在负负极极板板上上飞飞离离电电场场时时，在在此此可可判判定定所所示示的的运运动动轨轨迹迹，由由入入偏偏转转电电场场，出出现现如如图图方方向向垂垂直直射射粒粒子子在在同同一一地地点点沿沿同同一一三三个个bacaccbab)1(答案：答案：点点的的动动能能大大点点的的动动能能一一定定比比在在粒粒子子在在点点的的电电势势能能大大点点的的电电势势能能一一定定比比在在粒粒子子在在点点的的电电势势高高点点的的电电势势一一定定比比运运动动向向粒粒子子一一定定是是从从由由图图可可知

9、知：点点是是粒粒子子运运动动轨轨迹迹上上的的两两、场场线线示示，实实线线为为电电运运动动轨轨迹迹如如图图中中虚虚线线所所时时电电场场中中只只受受电电场场力力作作用用一一带带负负电电的的粒粒子子在在匀匀强强）（bababababa,2 ab答案：答案：答案：答案：动动加加速速度度随随时时间间变变化化的的运运匀匀变变速速运运动动简简谐谐运运动动圆圆周周运运动动带带电电粒粒子子的的运运动动是是：）.2DCBAC答案：答案：间间的的电电势势差差多多大大？、该该电电场场的的场场强强多多大大？BA)3qmvqmg2022答案：答案：能能之之和和动动能能、电电势势能能、重重力力势势动动能能与与重重力力势势能

10、能之之和和电电势势能能与与重重力力势势能能之之和和动动能能生生变变化化的的是是：带带电电粒粒子子在在运运动动中中不不发发，方方向向水水平平向向左左大大小小为为点点时时，速速度度的的中中，当当它它运运动动到到电电场场中中左左的的匀匀强强电电场场点点竖竖直直向向上上射射入入水水平平向向从从，以以初初速速度度，电电量量为为质质量量为为带带电电粒粒子子，如如图图所所示示，真真空空中中有有一一vBAvqm)12)3(00 ABE0v02v例例1 1、一物体作平抛运动，它在落地前、一物体作平抛运动，它在落地前1 1秒内秒内它的速度与水平方向的夹角由它的速度与水平方向的夹角由30300 0变成变成60600

11、 0，求平抛运动的初速度；求平抛运动的初速度；平抛运动的时间；平抛运动的时间；平抛运动高度。平抛运动高度。小结：研究和分析平抛运动，重在对两个分小结：研究和分析平抛运动，重在对两个分运动规律的理解和应用，即水平方向匀速直运动规律的理解和应用，即水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动规律的灵活线运动，竖直方向自由落体运动规律的灵活交替运用。交替运用。例例2 2、质点在斜面（倾角为、质点在斜面（倾角为）上以初速度）上以初速度 水平抛出，落在斜面上水平抛出，落在斜面上B B点，求飞行时间点，求飞行时间t?t?0v拓展3：若质点以V0正对倾角为的斜面水平抛出，落在斜面上时速度与斜面垂直，求飞行时间

12、t2？拓展1：上题中求质点运动到与斜面相距最远点所需时间t1?提示：抓住当速度与斜面平行时，质点与斜面相距最远这一特点提示：抓住当速度与斜面平行时，质点与斜面相距最远这一特点拓展2：上题中求质点运动到与斜面相距最远点的距离H灵活建立直角坐标系：平行斜面与垂直斜面建立灵活建立直角坐标系：平行斜面与垂直斜面建立拓展拓展4:4:若质点以若质点以V V0 0正对倾角为正对倾角为 的斜的斜面水平抛出面水平抛出,要求质点到达斜面的位移要求质点到达斜面的位移最小，求飞行时间最小，求飞行时间t t3 3?提示：连接抛出点提示：连接抛出点 到斜面上的某点，其到斜面上的某点，其间距为位移大小，要使位移最小，只有落

13、间距为位移大小，要使位移最小，只有落点在点在 且且 垂直于斜面即可。垂直于斜面即可。1O1OOO1 1、对于、对于“平抛运动平抛运动”,你可以相对斜面，把它看作你可以相对斜面，把它看作是平行于斜面的，初速度为是平行于斜面的，初速度为 、加速度为、加速度为 的匀加速运动，与垂直于斜面，初速度的匀加速运动，与垂直于斜面，初速度 加速度加速度 的匀减速运动的合运动；还可以有其它的分析方的匀减速运动的合运动；还可以有其它的分析方法。这就是物理思想，是物理学研究方法的基础和出发法。这就是物理思想，是物理学研究方法的基础和出发点。深刻理解物理思想，是掌握研究方法的关键。点。深刻理解物理思想，是掌握研究方法

14、的关键。2 2、对平抛运动之所以有各种不同的分析方法，是由、对平抛运动之所以有各种不同的分析方法，是由力与运动的矢量特性决定的，在研究具体的实际例题中，力与运动的矢量特性决定的，在研究具体的实际例题中，应注意研究矢量变化规律的特殊性。应注意研究矢量变化规律的特殊性。3 3如果物体的合力不是重力，但也是恒力，那么它如果物体的合力不是重力，但也是恒力，那么它将做类平抛运动，带电粒子在电场中运动、在符合场中将做类平抛运动，带电粒子在电场中运动、在符合场中的运动，有很多属于这种运动。的运动，有很多属于这种运动。cos0v sing sin0v cosg 案例探究案例探究如图如图3-113-11所示。电

15、子从所示。电子从A A点由静止开点由静止开始，经电压为始，经电压为U U的电场加速后，从的电场加速后，从B B点沿着与电场垂直的方向，射入宽度点沿着与电场垂直的方向，射入宽度为为l l、场强为、场强为E E的匀强电场中，经的匀强电场中，经DD点点飞离电场。电子飞离电场时相对于射飞离电场。电子飞离电场时相对于射入电场方向的偏移距离为入电场方向的偏移距离为y y，运动方，运动方向发生的偏折角为向发生的偏折角为。下列说法正确。下列说法正确的是（）的是（）A A、若加速电压、若加速电压U U增大，则增大，则y y和和 都增大都增大B B、若加速电压、若加速电压U U增大，则增大，则y y减减小、小、增

16、大增大C C、若场强、若场强E E增大，则增大，则y y和和 都增都增大大DD、若场强、若场强E E增大，则增大，则y y增大、增大、减小减小思维过程思维过程设电子的质量为设电子的质量为mm、电量为、电量为e e；电子射入偏转电场时的初速度；电子射入偏转电场时的初速度v v，也就是经电压为也就是经电压为U U的电场加速后的速度的电场加速后的速度v v，根据动能定理，根据动能定理 meUvmveU2212 得得设电子在偏转电场中的运动时间为设电子在偏转电场中的运动时间为t t，则，则 2)(21tmeEyvtl 消去上述两式中的消去上述两式中的t t，并将，并将v v代入，得代入，得)(42UE

17、ly 飞离电场时运动方向偏折角的正切值为飞离电场时运动方向偏折角的正切值为)(2tanUEl 由由y y和和（或（或tantan）的表达式可知：）的表达式可知：U U增大，增大，y y和和 都减小；都减小；E E增大，增大，y y和和 都增大；可见，只有都增大；可见，只有C C正确。正确。上述事实说明：带电粒子沿着与电场垂直的方向射入匀强电场中，上述事实说明：带电粒子沿着与电场垂直的方向射入匀强电场中，当带电粒子离开匀强电场时，都好像是从电场中心处沿直线射出当带电粒子离开匀强电场时，都好像是从电场中心处沿直线射出似的似的 误区点拨误区点拨公式推导要推到最终形式才能判断思维迁移思维迁移位移、速度

18、求出来之后，相应的能量计算就较方便了。变式题变式题 1.带电粒子质量为m,以初速度 沿着与电场垂直的方向射入匀强电场中，飞离匀强电场时，带电粒子的运动方向与射入电场时的运动方向发生的偏折角等于，则带电粒子通过电场的过程中动能的改变量多大？0v 200tankkktkEEEE )tan1(21tan1,tan202202200 ktktytyEmvEvvvvvv思思路路：)/10(105.1,1,10/3105133.22208smgVUcmdcmlsmvkgm？总总能能从从两两板板间间离离开开电电场场电电粒粒子子么么范范围围内内变变化化时时，该该带带试试分分析析计计算算，电电压压在在什什间间的

19、的电电压压匀匀速速穿穿过过，现现改改变变两两板板粒粒子子恰恰好好能能沿沿水水平平直直线线时时，带带电电当当两两板板间间电电压压两两板板相相距距中中，已已知知两两板板长长射射入入两两板板间间的的匀匀强强电电场场板板的的正正中中间间从从水水平平放放置置的的平平行行金金属属以以初初速速度度的的带带电电粒粒子子，所所示示，质质量量为为如如图图VUV28515答案：答案：小结小结此类问题用平抛规律来解。即：两个运动的合成。注意合力一般是重力和电场力的合力。回味反思回味反思1.1.物体做曲线运动的条件是初速度方向和合力方向不在一条物体做曲线运动的条件是初速度方向和合力方向不在一条直线上。我们判断物体运动情

20、况首先要做的便是判断合力。这也直线上。我们判断物体运动情况首先要做的便是判断合力。这也是牛顿定律作为经典物理学的基础的原因。是牛顿定律作为经典物理学的基础的原因。2.2.我们现在所谈的合力，已经不再局限在高一的重力、弹力、我们现在所谈的合力，已经不再局限在高一的重力、弹力、摩擦力三种力的合力，它还包括如万有引力、库仑力、洛仑兹力摩擦力三种力的合力，它还包括如万有引力、库仑力、洛仑兹力等我们在中学阶段学过的各种力。等我们在中学阶段学过的各种力。3.3.我们围绕的一个中心便是力和运动的关系。从横向的角度我们围绕的一个中心便是力和运动的关系。从横向的角度来看待这些知识，可能会对知识的理解（特别是知识

21、之间的联系）来看待这些知识，可能会对知识的理解（特别是知识之间的联系）起到一定的作用。起到一定的作用。恒力作用下恒力作用下的曲线运动的曲线运动典型类型典型类型研究方法研究方法应用应用是加速度恒定的匀变速运动运动轨迹是曲线平抛运动类平抛运动垂直正交恒力作用下的一般曲线运动运动的分解与合成分运动与合运动的等时性两个分运动的等时性与独立性示波管运动特征运动特征1 1、深刻理解物理思想，是掌握研究方法的关键。另外，恒力对、深刻理解物理思想，是掌握研究方法的关键。另外，恒力对物体做功，物体具有的各种形式的能量在不断转化，利用功能物体做功，物体具有的各种形式的能量在不断转化，利用功能关系、能量守恒也是我们

22、研究恒力作用下物体做曲线运动的常关系、能量守恒也是我们研究恒力作用下物体做曲线运动的常用方法。用方法。2 2、带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中的运动，与平抛运、带电粒子垂直于电场方向射入匀强电场中的运动，与平抛运动有很多相似之处，特别是研究方法基本上是相同的。然而，更动有很多相似之处，特别是研究方法基本上是相同的。然而，更应该注意研究的是它们的不同之处：应该注意研究的是它们的不同之处：（1 1）匀强电场都有一定的范围，沿着带电粒子射入时的方向，）匀强电场都有一定的范围，沿着带电粒子射入时的方向，电场都有一定的宽度，粒子可能会飞离电场。因此，飞出电场时电场都有一定的宽度，粒子可能会飞离电场。因此，飞出电场时的的偏移距离偏移距离和和偏转角度偏转角度就成了基本的研究课题。就成了基本的研究课题。（2 2）带电粒子飞离电场后的运动，一般都是匀速直线运动，刚）带电粒子飞离电场后的运动，一般都是匀速直线运动，刚离电场时其瞬时速度的大小和方向，决定了它离开电场后的运动离电场时其瞬时速度的大小和方向，决定了它离开电场后的运动情况。这也是常常被提出来研究的问题。情况。这也是常常被提出来研究的问题。