新课标中提到的曲线运动包括:平抛运动、圆周运动和匀速圆周运动。
- 平抛运动是初速度不为零、只受重力的运动。
- 圆周运动分为匀速圆周运动和变速圆周运动,物体做匀速圆周运动时,速率不变,但方向在变化,故需要用到角速度这个物理量。
- 匀速圆周运动是一种特殊的圆周运动,它的线速度大小不变,方向不断变化,向心力大小不变,方向不断变化。
这些曲线运动在物理学中有着广泛的应用。
例题:
【题目描述】
一个物体在空气中以一定的初速度做曲线运动,在运动过程中,物体受到一个恒力的作用。请分析物体在运动过程中的速度、加速度和位移的变化情况。
【分析】
物体在运动过程中受到一个恒力的作用,因此可以判断物体做匀变速曲线运动。由于物体受到恒力的作用,因此物体的加速度恒定不变。
物体在运动过程中的速度变化情况:
1. 初速度:物体在运动过程中具有一定的初速度,初速度的方向与恒力的方向不在同一直线上,因此物体做曲线运动。
2. 速度变化量:由于物体受到恒力的作用,因此物体的加速度恒定不变,所以速度变化量的大小和方向都是恒定的。
物体在运动过程中的位移变化情况:
1. 位移:物体在运动过程中做曲线运动,因此位移的方向时刻在变化,位移的大小也随着时间的推移而不断增大。
2. 位移变化量:由于物体受到恒力的作用,因此物体的加速度恒定不变,所以位移变化量的方向和大小都是恒定的。
【结论】
物体在运动过程中做匀变速曲线运动,加速度恒定不变,初速度与恒力的方向不在同一直线上,因此物体的速度、加速度和位移都随着时间的推移而不断变化。
【例题解答】
假设一个物体以一定的初速度做曲线运动,受到一个恒力的作用。经过一段时间后,物体的速度变为v=5m/s,加速度为a=2m/s^2,恒力的大小为F=5N。根据上述分析,物体的位移随时间的变化量为x=vt+1/2at^2=5t+t^2m,其中t为时间变量。因此物体在运动过程中的位移不断增大,且位移变化量的大小和方向都是恒定的。