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1.2 曲线运动的条件

运动的合成与分解 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 物体所受合外力方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。

从哪来 它建立在 3.1 内容 之上。

为什么 力是改变物体运动状态(即速度矢量)的原因。速度是矢量,包含大小和方向。当合外力方向与速度方向共线时,力只改变速度大小(加速或减速),轨迹为直线;当合外力方向与速度方向不共线时,力在垂直于速度方向上有分量,该分量持续改变速度的方向,导致轨迹发生弯曲,形成曲线运动。

直观演示法
用细绳拴住小球在水平面内做圆周运动,突然松手。 *
适合:形象思维强、对抽象矢量分解感到困难的学生。 * 操作:先让学生感受绳子的拉力(指向圆心)与小球运动方向(切线)垂直,松手后小球沿切线飞出。强调“力指向哪里,速度方向就往哪里偏”,若力与速度有夹角,速度方向就会逐渐转向力的方向。
矢量分解法
将合外力分解为沿速度方向和垂直速度方向两个分量。 *
适合:逻辑推理能力强、擅长数学分析的学生。 * 操作:画出速度矢量 $v$ 和合力矢量 $F$。将 $F$ 分解为 $F_{\parallel}$(平行于 $v$)和 $F_{\perp}$(垂直于 $v$)。指出 $F_{\parallel}$ 只改变速率,$F_{\perp}$ 只改变方向。只要 $F_{\perp} \neq 0$,方向必变,即为曲线运动。
生活类比法
骑自行车转弯。 *
适合:喜欢联系生活实际、对物理模型构建有困难的学生。 * 操作:问学生“骑车直行时,车把怎么打?”(直着)。“想转弯时,车把怎么打?”(偏向内侧)。解释车把的转向力提供了侧向力,使车轮轨迹弯曲。强调“想走直线,力必须顺着走;想走曲线,力必须‘斜着’拉”。
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练一道
基础题
一个物体在光滑水平面上以速度 $v$ 向右运动,此时突然受到一个竖直向上的恒力 $F$。问:物体接下来的运动轨迹是什么?
变式
一个物体做匀速圆周运动,若某时刻合外力突然增大但方向仍指向圆心,物体的运动状态如何变化?
试试手自己判
检测题
一个物体在光滑水平面上运动,初速度方向向东。若物体受到的合外力方向始终指向东南方向(与初速度成 $45^\circ$ 角),且力的大小恒定。请问: 1. 物体做直线运动还是曲线运动? 2. 物体的速率是增大、减小还是不变?
看答案和判分标准
答案:1. 曲线运动。 2. 速率增大。
判对标准:
第1问答“曲线运动”得1分。若答“直线”则0分。
* 第2问答“增大”得1分。若答“不变”或“减小”则0分。
* 若能简要说明“力与速度不共线故曲线”、“力在速度方向有正向分量故加速”则额外加分(体现理解深度)。
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