（全國通用）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題3 力與物體的曲線運(yùn)動課件

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1、專題3力與物體的曲線運(yùn)動知識專題知識專題網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考題二平拋(類平拋)運(yùn)動的規(guī)律考題三圓周運(yùn)動問題的分析欄目索引考題一運(yùn)動的合成與分解考題四拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動的綜合考題一運(yùn)動的合成與分解1.物體做曲線運(yùn)動的條件物體做曲線運(yùn)動的條件當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向不共線時，物體做曲線運(yùn)動.合運(yùn)動與分運(yùn)動具有等時性、獨(dú)立性和等效性.方法指導(dǎo)2.分析運(yùn)動合成與分解的一般思路分析運(yùn)動合成與分解的一般思路解析例例1質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)在xy平面上運(yùn)動，x方向的速度時間圖象和y方向的位移時間圖象分別如圖1甲、乙所示，則質(zhì)點(diǎn)()A.初速度為4 m/s B.所受合外力為4 NC.做勻變速直線運(yùn)動D.初速度的

2、方向與合外力的方向垂直典例剖析圖1解析解析x軸方向初速度為vx4 m/s，y軸方向初速度vy3 m/s，質(zhì)點(diǎn)的初速度v0 5 m/s.故A錯誤.x軸方向的加速度a2 m/s2，質(zhì)點(diǎn)的合力F合ma4 N.故B正確.x軸方向的合力恒定不變，y軸做勻速直線運(yùn)動，合力為零，則質(zhì)點(diǎn)受到的合力恒定不變.合力沿x軸方向，而初速度方向既不在x軸方向，也不在y軸方向，質(zhì)點(diǎn)初速度的方向與合外力方向不垂直，做勻變速曲線運(yùn)動.故C、D錯誤.1.(2016全國乙卷18)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動，現(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則()A.質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同B.質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該

3、恒力的方向垂直C.質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同D.質(zhì)點(diǎn)單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變解析變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1212解析解析質(zhì)點(diǎn)一開始做勻速直線運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)，施加恒力后，則該質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為該恒力.若該恒力方向與質(zhì)點(diǎn)原運(yùn)動方向不共線，則質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)速度方向與恒力方向不同，故A錯；若F的方向某一時刻與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向垂直，之后質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動，力與速度方向不再垂直，例如平拋運(yùn)動，故B正確；由牛頓第二定律可知，質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與其所受合外力方向相同，C正確；根據(jù)加速度的定義，相等時間內(nèi)速度變化量相同，而速率變化量不一定相同，故D錯.2.如圖2所示，甲乙兩船在同一條河流中同時開始

4、渡河，M、N分別是甲乙兩船的出發(fā)點(diǎn)，兩船頭與河岸均成角，甲船船頭恰好對準(zhǔn)N點(diǎn)的正對岸P點(diǎn)，經(jīng)過一段時間乙船恰好到達(dá)P點(diǎn)，如果劃船速度大小相等，且兩船相遇，不影響各自的航行，下列判斷正確的是()A.甲船也能到達(dá)正對岸B.甲船渡河時間一定短C.兩船相遇在NP直線上的某點(diǎn)(非P點(diǎn))D.渡河過程中兩船不會相遇12解析返回圖212返回解析解析甲船航行方向與河岸成角，水流速度水平向右，故合速度一定不會垂直河岸，即甲船不能垂直到達(dá)對岸，A錯誤；1.求解平拋運(yùn)動的基本思路和方法求解平拋運(yùn)動的基本思路和方法運(yùn)動的分解運(yùn)動的分解將平拋運(yùn)動分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動“化曲為直”，是處理平拋

5、運(yùn)動的基本思路和方法.2.求解平拋求解平拋(類平拋類平拋)運(yùn)動的注意點(diǎn)運(yùn)動的注意點(diǎn)(1)突出落點(diǎn)問題時，一般建立坐標(biāo)系，由兩個方向遵循的規(guī)律列出位移方程，由此確定其落點(diǎn).(2)突出末速度的大小和方向問題時，一般要建立水平分速度和豎直分速度之間的關(guān)系，由此確定其末速度.考題二平拋(類平拋)運(yùn)動的規(guī)律方法指導(dǎo)(3)如圖3所示，分解某一過程的位移和某一位置瞬時速度，則可以獲得兩個直角三角形，一般該類運(yùn)動問題都可以在這兩個直角三角形中解決.圖3例例2如圖4所示，將甲、乙兩球從虛線PQ右側(cè)某位置分別以速度v1、v2沿水平方向拋出，其部分軌跡如圖1、2所示，兩球落在斜面上同一點(diǎn)，且速度方向相同，不計空氣阻

6、力，下列說法正確的是()A.甲、乙兩球拋出點(diǎn)在同一豎直線上B.甲、乙兩球拋出點(diǎn)在斜面上C.甲球拋出點(diǎn)更靠近PQ線D.一定有v1v2解析典例剖析圖4解析解析二者落在斜面上時速度的方向相同，所以速度的方向與水平方向之間的夾角是相等的，tan 根據(jù)：vygtxv0t解析可知二者的位移偏轉(zhuǎn)角也相等，所以兩個小球的拋出點(diǎn)與落點(diǎn)的連線在同一直線上，故結(jié)合題目的圖象可知1的拋出點(diǎn)高于2的拋出點(diǎn)，故A錯誤；結(jié)合A的分析可知，兩個小球的拋出點(diǎn)與落點(diǎn)的連線在同一直線上，兩個小球的拋出點(diǎn)可能在斜面上，也可能不在斜面上，故B錯誤；兩個小球的拋出點(diǎn)與落點(diǎn)的連線在同一直線上，而題目的圖中1在上，所以甲的拋出點(diǎn)離PQ要遠(yuǎn)一

7、些，故C錯誤；由于甲的拋出點(diǎn)高一些，因此甲運(yùn)動的時間長些，故豎直方向的速度vgt大些，而根據(jù)落點(diǎn)的速度方向相同，因此速度v1要大一些，故D正確.3.如圖5所示，在水平地面上A、B兩點(diǎn)同時迎面拋出兩個物體，初速度分別為v1、v2，與水平方向所成角130、260，兩物體恰好落到對方拋出點(diǎn).兩物體在空中運(yùn)動的時間分別為t1、t2，不計空氣阻力.則()A.v1v2B.t1t2C.兩物體在空中可能相遇D.兩物體位于同一豎直線時，一定在AB中點(diǎn)的右側(cè)解析34變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練圖534在豎直方向上的速度一個大，一個小，又是同時拋出，所以兩者不可能同時到達(dá)同一高度，即兩者不可能相遇，C錯誤；兩者位于同一豎直線時

8、，由于運(yùn)動時間相同，而A球的水平初速度較大，所以A球走過的水平位移大于B球的，所以一定在AB中點(diǎn)的右側(cè)，D正確.4.橫截面為直角三角形的兩個相同斜面緊靠在一起，固定在水平面上，如圖6所示.它們的豎直邊長都是底邊長的一半，現(xiàn)有三個小球從左邊斜面的頂點(diǎn)以不同的初速度向右平拋，最后落在斜面上，其落點(diǎn)分別是a、b、c.若不計空氣阻力，則下列判斷正確的是()A.三小球比較，落在c點(diǎn)的小球飛行過程 速度變化最大B.三小球比較，落在c點(diǎn)的小球飛行過程速度變化最快C.三小球比較，落在a點(diǎn)的小球飛行時間最短D.無論小球拋出時初速度多大，落在斜面上的瞬時速度都不可能與斜面垂直解析返回34圖6返回34三個小球均做平

9、拋運(yùn)動，加速度都是g，則速度變化快慢一樣，故B錯誤.小球打到兩斜面交點(diǎn)時，速度方向與水平方向夾角為45，與斜面夾角小于90，打到右側(cè)斜面的其他位置處，夾角更小，故D正確.考題三圓周運(yùn)動問題的分析知識精講1.圓周運(yùn)動的描述圓周運(yùn)動的描述2.水平面內(nèi)圓周運(yùn)動的臨界問題水平面內(nèi)圓周運(yùn)動的臨界問題(1)水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的物體其向心力可能由彈力、摩擦力等力提供，常涉及繩的張緊與松弛、接觸面分離等臨界狀態(tài).(2)常見臨界條件：繩的臨界：張力FT0；接觸面滑動的臨界：FFf；接觸面分離的臨界：FN0.3.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的繩、桿模型豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的繩、桿模型模型繩模型桿模型實(shí)例球與繩連接、水流星、翻

10、滾過山車等球與桿連接、球過豎直的圓形管道、套在圓環(huán)上的物體等圖示典例剖析例例3如圖7所示，質(zhì)量為m的小球置于內(nèi)部光滑的正方體盒子中，盒子的邊長略大于球的直徑.盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R、周期為 的勻速圓周運(yùn)動，重力加速度大小為g，則()A.盒子運(yùn)動到最高點(diǎn)時，小球?qū)凶拥撞繅毫閙gB.盒子運(yùn)動到最低點(diǎn)時，小球?qū)凶拥撞繅毫?mgC.盒子運(yùn)動到最低點(diǎn)時，小球?qū)凶拥撞繅毫?mgD.盒子從最低點(diǎn)向最高點(diǎn)運(yùn)動的過程中，球處于超重狀態(tài)圖7解析解析解析設(shè)盒子運(yùn)動到最高點(diǎn)時，小球受到盒子頂部的壓力，則：FmgmR()2，解得：F0根據(jù)牛頓第三定律，盒子運(yùn)動到最高點(diǎn)時，小球?qū)凶拥撞繅毫?.故A錯誤

11、；盒子運(yùn)動到最低點(diǎn)時，小球受到盒子底部支持力與重力的合力提供向心力，則：FNmgmR()2，解得：FN2mg根據(jù)牛頓第三定律，盒子運(yùn)動到最低點(diǎn)時，小球?qū)凶拥撞繅毫?mg.故B正確，C錯誤；由A項(xiàng)的分析可知，在最高點(diǎn)小球只受到重力的作用，所以盒子從最低點(diǎn)向最高點(diǎn)運(yùn)動的過程中，球接近最高點(diǎn)時處于失重狀態(tài).故D錯誤.5.如圖8所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和B，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為RAr，RB2r，與盤間的動摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，下列說法正確的是()A.此時繩子張力為FT3mg

12、B.此時圓盤的角速度為 C.此時A所受摩擦力方向沿半徑指向圓外D.此時燒斷繩子，A仍相對盤靜止，B將做離心運(yùn)動解析56變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練圖8解析解析兩物塊A和B隨著圓盤轉(zhuǎn)動時，合外力提供向心力，則Fm2r，B的半徑比A的半徑大，所以B所需向心力大，繩子拉力相等，所以當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動時，B的靜摩擦力方向指向圓心，A的最大靜摩擦力方向指向圓外，根據(jù)牛頓第二定律得：FTmgm2r，F(xiàn)Tmgm22r，解得：FT3mg，故A、B、C正確；此時燒斷繩子，A的最大靜摩擦力不足以提供所需向心力，則A做離心運(yùn)動，故D錯誤.566.(2016浙江理綜20)如圖9所示為賽車場的一個水平“梨形”賽

13、道，兩個彎道分別為半徑R90 m的大圓弧和r40 m的小圓弧，直道與彎道相切.大、小圓弧圓心O、O距離L100 m.賽車沿彎道路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的2.25倍，假設(shè)賽車在直道上做勻變速直線運(yùn)動，在彎道上做勻速圓周運(yùn)動，要使賽車不打滑，繞賽道一圈時間最短(發(fā)動機(jī)功率足夠大，重力加速度g10 m/s2，3.14)，則賽車()A.在繞過小圓弧彎道后加速B.在大圓弧彎道上的速率為45 m/sC.在直道上的加速度大小為5.63 m/s2D.通過小圓弧彎道的時間為5.58 s圖9解析返回56解析解析在彎道上做勻速圓周運(yùn)動時，根據(jù)徑向靜摩擦力提供向心力得，kmg ，當(dāng)彎道半徑一

14、定時，在彎道上的最大速率是一定的，且在大彎道上的最大速率大于小彎道上的最大速率，故要想時間最短，可在繞過小圓弧彎道后加速，選項(xiàng)A正確；解析56返回56 考題四拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動的綜合知識精講解決拋體與圓周運(yùn)動的綜合問題應(yīng)注意：解決拋體與圓周運(yùn)動的綜合問題應(yīng)注意：(1)平拋運(yùn)動與圓周運(yùn)動的關(guān)聯(lián)速度.(2)圓周運(yùn)動中向心力與運(yùn)動學(xué)公式的關(guān)聯(lián).(3)動能定理的靈活運(yùn)用.典例剖析例例4(12分)如圖10所示，BC為半徑等于 豎直放置的光滑細(xì)圓管，O為細(xì)圓管的圓心，在圓管的末端C連接傾斜角為45、動摩擦因數(shù)0.6的足夠長粗糙斜面，一質(zhì)量為m0.5 kg的小球從O點(diǎn)正上方某處A點(diǎn)以v0水平拋出，恰好能垂直

15、OB從B點(diǎn)進(jìn)入細(xì)圓管，小球從進(jìn)入圓管開始受到始終豎直向上的力F5 N的作用，當(dāng)小球運(yùn)動到圓管的末端C時作用力F立即消失，小球能平滑地沖上粗糙斜面.(g10 m/s2)求：圖10(1)小球從O點(diǎn)的正上方某處A點(diǎn)水平拋出的初速度v0為多少？OA的距離為多少？(2)小球在圓管中運(yùn)動時對圓管的壓力是多少？(3)小球在CD斜面上運(yùn)動的最大位移是多少？答案思維規(guī)范流程思維規(guī)范流程 步驟1：小球 從A到B點(diǎn)做 平拋運(yùn)動 vB為平拋運(yùn)動 與圓周運(yùn)動的 關(guān)聯(lián)速度(1)A到B：x h 在B點(diǎn)：tan 45 得：v0 h|OA|rsin 45 v0t2 m/s0.2 mhrcos 450.6 m答案 步驟2：小球

16、從B到C點(diǎn)做勻 速圓周運(yùn)動(2)在B點(diǎn)：vB FN 由牛頓第三定律得：小球?qū)A管的壓力 FNFN 答案 步驟3：小球 由C點(diǎn)沿斜面 上滑到最高點(diǎn)(3)ma a m/s2 x mmgsin 45mgcos 45式2分，其余各式1分.7.如圖11所示，質(zhì)量為1 kg物塊自高臺上A點(diǎn)以4 m/s的速度水平拋出后，剛好在B點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入半徑為0.5 m的光滑圓弧軌道運(yùn)動.到達(dá)圓弧軌道最底端C點(diǎn)后沿粗糙的水平面運(yùn)動4.3 m到達(dá)D點(diǎn)停下來，已知OB與水平面的夾角53，g10 m/s2(sin 530.8，cos 530.6).求：(1)A、B兩點(diǎn)的高度差；解析答案變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練圖11解析解析小物塊恰好從B端沿切線方向進(jìn)入軌道，據(jù)幾何關(guān)系有：A到B的過程中機(jī)械能守恒，得：聯(lián)立得：h0.45 m答案答案0.45 m解析答案(2)物塊到達(dá)C點(diǎn)時，物塊對軌道的壓力；解析解析小物塊由B運(yùn)動到C，據(jù)動能定理有：解得FN96 N根據(jù)牛頓第三定律，小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點(diǎn)時對軌道的壓力FN的大小為96 N.答案答案96 N返回解析答案(3)物塊與水平面間的動摩擦因數(shù).解析解析小物塊從C運(yùn)動到D，據(jù)功能關(guān)系有：聯(lián)立得：0.5答案答案0.5