高考物理大二輪復習與增分策略 專題三 力與物體的曲線運動 第1講 力學中的曲線運動課件

第1講力學中的曲線運動專題三力與物體的曲線運動知識回扣1.物體做曲線運動的條件當物體所受合外力的方向跟它的速度方向 時，物體做曲線運動.合運動與分運動具有 、 和 .2.平拋運動(1)規(guī)律：vx ，vy ，x ，y .(2)推論：做平拋(或類平拋)運動的物體任意時刻速度的反向延長線一定通過此時水平位移的 ；設在任意時刻瞬時速度與水平方向的夾角為，位移與水平方向的夾角為，則有tan .答案2tan 不共線等時性獨立性等效性v0gtv0t中點答案3.豎直平面內圓周運動的兩種臨界問題(1)繩固定，物體能通過最高點的條件是 .(2)桿固定，物體能通過最高點的條件是 .v0規(guī)律方法答案1.豎直平面內圓周運動的最高點和最低點的速度關系通常利用_來建立聯(lián)系，然后結合牛頓第二定律進行動力學分析.2.對于平拋或類平拋運動與圓周運動組合的問題，應用合成與分解的思想分析這兩種運動轉折點的 是解題的關鍵.速度動能定理高考題型1運動的合成與分解高考題型3圓周運動問題高考題型4平拋與圓周運動組合問題高考題型2拋體運動問題內容索引高考題型1運動的合成與分解解題方略解題方略解決運動的合成與分解的一般思路(1)明確合運動或分運動的運動性質.(2)確定合運動是在哪兩個方向上的合成或分解.(3)找出各個方向上已知的物理量(速度、位移、加速度等).(4)運用力與速度的關系或矢量的運算法則進行分析求解.解析例1在雜技表演中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a的勻加速運動，同時人頂著直桿以速度v0水平向右勻速移動，經(jīng)過時間t，猴子沿桿向上移動的高度為h，人頂桿沿水平地面移動的距離為x，如圖1所示.關于猴子的運動情況，下列說法中正確的是()A.相對地面的運動軌跡為直線B.相對地面做勻加速直線運動C.t時刻猴子速度的大小為v0at圖1解析解析猴子在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做初速度為0的勻加速直線運動，根據(jù)運動的合成，知合速度與合加速度不在同一條直線上，所以猴子運動的軌跡為曲線.故A錯誤；猴子在水平方向上的加速度為0，在豎直方向上有恒定的加速度，根據(jù)運動的合成，知猴子做曲線運動的加速度不變，做勻變速曲線運動.故B錯誤；解析預測1如圖2所示，一衛(wèi)星經(jīng)過赤道上空時速度方向與赤道平面夾角為60，速度大小為v1.55103 m/s.此時發(fā)動機點火，給衛(wèi)星一附加速度v，使該衛(wèi)星變軌進入赤道平面內.發(fā)動機給衛(wèi)星的附加速度v的最小值和方向為()A.v約為1.3103 m/s，方向東偏南30B.v約為1.3103 m/s，方向正南方向C.v約為2.7103 m/s，方向東偏南30D.v約為0.8103 m/s，方向正南方向圖2預測2如圖所示，一小球在光滑的水平面上以速度v0向右運動，運動中要穿過一段有水平向北的風帶ab，經(jīng)過風帶時風會給小球一個向北的水平恒力，其余區(qū)域無風力，則小球過風帶及過后的軌跡正確的是()返回解析解析解析小球在光滑的水平面上以v0向右運動，給小球一個向北的水平恒力，根據(jù)曲線運動條件， 結合運動軌跡偏向加速度的方向， 故B正確， A、 C、 D錯誤.高考題型2拋體運動問題例2(2016浙江理綜23)在真空環(huán)境內探測微粒在重力場中能量的簡化裝置如圖3所示.P是個微粒源，能持續(xù)水平向右發(fā)射質量相同、初速度不同的微粒.高度為h的探測屏AB豎直放置，離P點的水平距離為L，上端A與P點的高度差也為h.(1)若微粒打在探測屏AB的中點，求微粒在空中飛行的時間；圖3解析答案解析答案(2)求能被屏探測到的微粒的初速度范圍；解析答案(3)若打在探測屏A、B兩點的微粒的動能相等，求L與h的關系.解析預測3如圖4所示，豎直平面內有一段圓弧MN，小球從圓心O處水平拋出.若初速度為va，將落在圓弧上的a點；若初速度為vb，將落在圓弧上的b點.已知Oa、Ob與豎直方向的夾角分別為、，不計空氣阻力，則()圖4預測4如圖5所示，P、Q是固定在豎直平面內的一段內壁光滑彎管的兩端，P、Q間的水平距離為d.直徑略小于彎管內徑的小球以速度v0從P端水平射入彎管，從Q端射出，在穿過彎管的整個過程中小球與彎管無擠壓.若小球從靜止開始由P端滑入彎管，經(jīng)時間t恰好以速度v0從Q端射出.重力加速度為g，不計空氣阻力，那么()解析返回圖5返回高考題型3圓周運動問題解題方略解題方略1.解決圓周運動問題要注意以下幾點：(1)要進行受力分析，明確向心力的來源，確定圓心以及半徑.2.豎直平面內圓周運動的最高點和最低點的速度通常利用動能定理來建立聯(lián)系，然后結合牛頓第二定律進行動力學分析.例3(多選)(2016浙江理綜20)如圖6所示為賽車場的一個水平 “梨形” 賽道， 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， 假設賽車在直道上做勻變速直線運動， 在彎道上做勻速圓周運動， 要使賽車不打滑， 繞賽道一圈時間最短(發(fā)動機功率足夠大， 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6解析解析預測5(2016全國甲卷16)小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質量大于Q球的質量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短.將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖7所示. 將兩球由靜止釋放. 在各自軌跡的最低點()A.P球的速度一定大于Q球的速度B.P球的動能一定小于Q球的動能C.P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度圖7解析因為EkmgL，又mPmQ，則兩小球的動能大小無法比較，選項B錯誤；返回預測6如圖8所示，一個圓形框架以豎直的直徑為轉軸勻速轉動.在框架上套著兩個質量相等的小球A、B，小球A、B到豎直轉軸的距離相等，它們與圓形框架保持相對靜止.下列說法正確的是()A.小球A受到的合力小于小球B受到的合力B.小球A與框架間可能沒有摩擦力C.小球B與框架間可能沒有摩擦力D.圓形框架以更大的角速度轉動，小球B受到的摩擦力 一定增大解析圖8返回解析解析由于合力提供向心力，依據(jù)向心力表達式Fmr2，已知兩球質量、半徑和角速度都相同，可知向心力相同，即合力相同，故A錯誤；小球A受到的重力和彈力的合力不可能垂直指向OO軸，故一定存在摩擦力，而B球的重力和彈力的合力可能垂直指向OO軸，故B球所受摩擦力可能為零，故B錯誤，C正確；由于不知道B是否受到摩擦力，故而無法判定圓形框架以更大的角速度轉動，小球B受到的摩擦力的變化情況，故D錯誤.高考題型4平拋與圓周運動組合問題解析答案例4如圖9所示， 半徑R0.5 m 的光滑圓弧軌道ABC與足夠長的粗糙軌道CD在C處平滑連接， O為圓弧軌道ABC的圓心， B點為圓弧軌道的最低點， 半徑OA、 OC與OB的夾角分別為53 和37 .將一個質量m0.5 kg的物體(視為質點)從A點左側高為h0.8 m處的P點水平拋出，恰從A點沿切線方向進入圓弧軌道 已知物體與軌道CD間的動摩擦因數(shù)0.8， 重力加速度g10 m/s2， sin 37 0.6，cos 37 0.8.求：(1)物體水平拋出時的初速度大小v0；圖9初速度v0vytan 373 m/s.答案答案3 m/s解析答案(2)物體經(jīng)過B點時，對圓弧軌道的壓力大小FN；解析解析從P點至B點的過程，由機械能守恒有代入數(shù)據(jù)解得FN34 N由牛頓第三定律知，物體對軌道的壓力大小為FN34 N.答案答案34 N解析答案(3)物體在軌道CD上運動的距離x.(結果保留三位有效數(shù)字)解析解析因mgcos 37mgsin 37，物體沿軌道CD向上做勻減速運動，速度減為零后不會下滑.從B點到上滑至最高點的過程，由動能定理有答案答案1.09 m預測7固定在豎直平面內的光滑圓弧軌道ABCD，其A點與圓心等高，D點為軌道的最高點，DB為豎直線，AC為水平線，AE為水平面，如圖10所示.今使小球自A點正上方某處由靜止釋放，且從A點進入圓弧軌道運動，只要適當調節(jié)釋放點的高度，總能使球通過最高點D，則小球通過D點后()A.一定會落到水平面AE上B.一定會再次落到圓弧軌道上C.可能會再次落到圓弧軌道上D.不能確定圖10解析知小球一定落在水平面AE上.故A正確，B、C、D錯誤.解析答案圖11解析解析小球離開A點后做平拋運動xvAt解得小球落地點與C點間的水平距離x4R答案答案4R解析答案(2)小球落地時的速度方向；解析解析設小球落地時的速度方向與水平方向的夾角為解得45答案答案與水平方向的夾角為45解析答案返回(3)小球在A點時軌道對小球的壓力.解析解析設小球在A點時軌道對小球的壓力為FN解得：FN3mg，方向豎直向下.答案答案3mg，方向豎直向下