水将会沿着锅盖圆周各点的切线方向飞出,从而也说明做曲线运动的物体的速度方向是沿轨迹的切线方向。
2.将一个小球向不同的方向扔出,观察小球做曲线运动的条件。
·观察小球在什么情况下做直线运动,什么情况下做曲线运动,并总结得出曲线运动的条件。
解答:当小球的运动的初速度在竖直方向上时,小球的运动都将是直线运动,当小球运动的初速度不在竖直方向上时,小球的运动将是曲线运动。从而知道小球运动的初速度和受到的合外力不在一条直线上时,小球的运动是曲线运动。
新课教学
一.曲线运动的概念:运动轨迹为曲线的运动叫做曲线运动。
多数物体的运动都是曲线运动,如宇宙空间中天体的运动;地面上水平抛出的石块;原子内电子的运动等等。有一些物体,在某段时间内的运动可看成直线,但长时间观察就会看到是曲线运动,如火车的运动、汽车的运动。
二.曲线运动的速度方向:沿曲线上这一点的切线方向
①做曲线运动物体的速度方向时刻在改变。
②质点某一点(或某一时刻)的速度方向是在曲线的这一点的切线方向。
切线方向和物体的走向(轨迹的延伸方向)有关,我们规定,切线方向应与该处轨迹的延伸方向一致。例如从A到B,它经C点时速度方向如图所示。直线运动中的速度方向可看成是曲线运动中速度方向的特例。
曲线运动是变速运动,所以曲线运动一定具有加速度,即合外力一定不为零。
【实验感受】
播放视频:雨滴沿雨伞边缘切线方向飞出,砂轮火星沿切线方向飞出。
三.物体做曲线运动的条件:合外力跟速度方向不在同一直线上。
【理论分析】:
曲线运动既然是一种变速运动,就一定有加速度,由牛顿第二定律可知,也一定受到合外力作用。
①当运动物体所受合外力的方向跟物体的速度方向在同一条直线上(同向或反向)是,物体做直线运动。这时合外力只改变速度大小,不改变速度的方向。
②当合外力的方向跟速度方向不在同一条直线上时,可将合外力分解到沿着速度方向和垂直于速度方向上,沿着速度方向的分力改变速度大小,垂直于速度速度方向的分力改变速度的方向,这时物体做曲线运动。
③若合外力于速度方向始终垂直,物体就做速度大小不变、方向不断改变的曲线运动。若合外力为恒力,物体就做匀变速曲线运动。
讨论:右图中合力与速度所呈现的三种情况下物体速度的具体变化情况(大小、方向)。