曲线运动复习提纲及经典习题

《曲线运动》复习提纲一、曲线运动1.曲线运动速度方向:时刻变化;曲线该点的切线方向。2.做曲线运动的条件：物体所受合外力方向与它的速度方向不在同一直线上(即F(a)与v不共线)3.曲线运动的性质：曲线运动一定是变速运动，即曲线运动的加速度a≠0。①做曲线运动的物体所受合外力的方向指向曲线弯曲的一侧〔凹侧〕。②轨迹在力和速度方向之间4.曲线运动研究方法：运动合成和分解。〔实际上是F、a、v的合成分解〕遵循平行四边形定那么〔或三角形法那么〕二、运动的合成与分解物体实际运动叫合运动物体同时参与的运动叫分运动(1)合运动与分运动的关系：①独立性。②等时性。③等效性。(2)几个结论：①两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动。②一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动，不一定是直线运动(如平抛运动)。③两个匀变速直线运动的合运动，一定是匀变速运动，但不一定是直线运动。(3)典型模型：①船过河模型1)处理方法：小船在有一定流速的水中过河时，实际上参与了两个方向的分运动：随水流的运动〔水速〕，在静水中的船的运动〔就是船头指向的方向〕。船的实际运动是合运动。2)假设小船要垂直于河岸过河，过河路径最短，应将船头偏向上游，如图甲所示，此时过河时间：3)假设使小船过河的时间最短，应使船头正对河岸行驶，此时过河时间(d为河宽)。因为在垂直于河岸方向上，位移是一定的，船头按这样的方向，在垂直于河岸方向上的速度最大。②绳〔杆〕端问题船的运动(即绳的末端的运动)可看作两个分运动的合成：a)沿绳的方向被牵引，绳长缩短，绳长缩短的速度等于左端绳子伸长的速度。即为v；b)垂直于绳以定滑轮为圆心的摆动，它不改变绳长。这样就可以求得船的速度为,当船向左移动，α将逐渐变大，船速逐渐变大。虽然匀速拉绳子，但物体A却在做变速运动。三、平抛运动1．运动性质a)水平方向：以初速度v0做匀速直线运动．b)竖直方向：以加速度a=g做初速度为零的匀变速直线运动，即自由落体运动．说明：在水平和竖直方向的两个分运动同时存在，互不影响，具有独立性．合运动是匀变速曲线运动．相等的时间内速度的变化量相等．由△v=gt，速度的变化必沿竖直方向2．平抛运动的规律以抛出点为坐标原点，以初速度v0方向为x正方向，竖直向下为y正方向，如右图所示，那么有：分速度合速度分位移合位移★注意：a)合位移方向与合速度方向不一致。b)物体做平抛运动，其运动时间由下落高度决定，与初速度无关．由公式。可得c)落地点距抛出点的水平距离由水平速度和下落时间共同决定。3．平抛运动中几个结论①平抛运动中任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点即为水平位移中点。②任意时刻速度与水平夹角正切值是位移与水平夹角正切值的2倍4.平抛运动研究方法：运动合成和分解〔分解速度、分解位移〕，利用两个三角形四、圆周运动1．根本公式及概念1〕向心力：定义：做圆周运动的物体所受的指向圆心的力，是效果力。方向：匀速圆周向心力总是沿半径指向圆心，大小保持不变，是变力。★匀速圆周运动的向心力，就是物体所受的合外力。★向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力★匀速圆周运动：物体做匀速圆周运动时受到的外力的合力就是向心力，向心力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心，这是物体做匀速圆周运动的条件。〔作用效果：改变线速度方向〕★变速圆周运动：在变速圆周运动中，合外力不仅大小随时间改变，其方向也不沿半径指向圆心．合外力沿轨道切线方向的分力，使物体产生切向加速度，改变速度的大小。2〕运动参量：线速度：角速度：周期(T)频率(f)向心加速度：向心力：3〕做题思路①运动分析，找圆周，找圆心；②受力分析，找出物体所受指向圆心合力；③利用牛顿第二定律列式F合=ma。2．竖直平面内的圆周运动问题的分析方法竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动，对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况。在最高点和最低点，合外力就是向心力。〔1〕如右图所示为没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：①临界条件：小球达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于零，小球的重力提供其做圆周运动的向心力。即.式中的v0小球通过最高点的最小速度，通常叫临界速度②能过最高点的条件：v>v0，此时绳对球产生拉力F③不能过最高点的条件：v<v0，实际上球还没有到最高点就脱离了轨道。〔2〕有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动的情况：①临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能到达最高点的临界速度v0＝0②右图中(a)所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力的情况：当0<v<，杆对小球的支持力的方向竖直向上。〔速度越大，力越小〕当v＝，FN=0。当v>时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大．3．对火车转弯问题的分析方法在火车转弯处，如果内、外轨一样高，那么外轨很容易损坏，所以应使外轨高于内轨．如右图所示，支持力N与重力G的合力指向圆心．刚好等于火车所需的向心力，那么为火车临界速度．火车速度大，对外轨有作用力；火车速度小，对内轨有作用力。另外，锥摆的向心力情况与火车相似。4．离心运动①做圆周运动的物体，由于本身具有惯性，总是想沿着切线方向运动，由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动②当产生向心力的合外力消失，F=0，物体便沿所在位置的切线方向飞出去，如右图A所示．③当提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于应当具有的向心力，，即合外力缺乏提供所需的向心力的情况下，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动．如右图B所示．生活中的圆周运动拐弯问题火车拐弯B、汽车拐弯：由指向圆心的静摩擦力提供向心力过桥问题过拱形桥Nmg失重状态Nmg所以汽车过桥的平安速度B、过凹形桥Nmg超重状态Nmg一、选择题1．关于运动的性质，以下说法中正确的选项是〔〕A．曲线运动一定是变速运动B．变速运动一定是曲线运动C．曲线运动一定是变加速运动D．物体加速度大小、速度大小都不变的运动一定是直线运动2．关于运动的合成和分解，以下说法正确的选项是〔〕A．合运动的时间等于两个分运动的时间之和B．匀变速运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线C．曲线运动的加速度方向可能与速度在同一直线上D．分运动是直线运动，那么合运动必是直线运动3．关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体，比拟它们落到水平地面上的时间〔不计空气阻力〕，以下说法正确的选项是〔〕A．速度大的时间长B．速度小的时间长C．一样长D．质量大的时间长4．做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是〔〕A．大小相等，方向相同B．大小不等，方向不同C．大小相等，方向不同D．大小不等，方向相同5．甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，那么它们所受外力的合力之比为〔〕A．1∶4B．2∶3C．4∶9D．9∶16Av〔第10题〕6Av〔第10题〕A．绳的拉力大于A的重力B．绳的拉力等于A的重力C．绳的拉力小于A的重力D．绳的拉力先大于A的重力，后变为小于重力〔第11题〕7．如下图，有一质量为M的大圆环，半径为R，被一轻杆固定后悬挂在O点，有两个质量为m的小环〔可视为质点〕，同时从大环两侧的对称位置由静止滑下。两小环同时滑到大环底部时，速度都为〔第11题〕A．〔2m+2M〕gB．Mg－2mv2/RC．2m(g+v2/R)+MgD．2m(v2/R－g)+Mg8．以下各种运动中，属于匀变速运动的有〔〕A．匀速直线运动 B．匀速圆周运动C．平抛运动D．竖直上抛运动9．水滴自高处由静止开始下落，至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风，那么〔〕A．风速越大，水滴下落的时间越长B．风速越大，水滴落地时的瞬时速度越大C．水滴着地时的瞬时速度与风速无关D．水滴下落的时间与风速无关10．在宽度为d的河中，水流速度为v2，船在静水中速度为v1〔且v1＞v2〕，方向可以选择，现让该船开始渡河，那么该船〔〕A．可能的最短渡河时间为B．可能的最短渡河位移为dC．只有当船头垂直河岸渡河时，渡河时间才和水速无关D．不管船头与河岸夹角是多少，渡河时间和水速均无关11．关于匀速圆周运动的向心力，以下说法正确的选项是〔〕A．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的B．向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力C．对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力D．向心力的效果是改变质点的线速度大小二、实验和填空题12．一物体在水平面内沿半径R=20cm的圆形轨道做匀速圆周运动，线速度v=0.2m/s，那么，它的向心加速度为______m/s2，它的周期为______s。13．在一段半径为R=15m的圆孤形水平弯道上，弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的μ=0.70倍，那么汽车拐弯时的最大速度是m/s。14．如下图，将质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出〔即v0∥CD〕，小球运动到B点，A点的高度h，那么小球到达B点时的速度大小为______。15.如下图，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm。假设小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，那么小球平抛的初速度的计算式为vo=〔用l、g表示〕，其值是〔取g=9.8m/s2〕，小球在b点的速率是。三、计算题。16水平抛出的一个石子，经过0.4s落到地面，落地时的速度方向跟水平方向的夹角是53°，〔g取10m/s2〕。试求：〔1〕石子的抛出点距地面的高度；〔2〕石子抛出的水平初速度。17在如下图的圆锥摆中，绳子长度为L，绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ，试求小球做圆周运动的周期。18如下图，质量m＝1kg的小球用细线拴住，线长l＝0.5m，细线所受拉力到达F＝18N时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。假设此时小球距水平地面的高度h＝5m，重力加速度g＝10m/s2，求小球落地处到地面上Ｐ点的距离？〔P点在悬点的正下方〕19如下图，半径R=0.4m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为m=1kg的小物体〔可视为质点〕在水平拉力F的作用下，从C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后作平抛运动，正好落在C点，AC=2m，F=15N，g取10m/s2，试求：〔1〕物体在B点时的速度以及此时半圆轨道对物体的弹力．〔2〕物体从C到A的过程中，摩擦力做的功．曲线运动例题1、关于曲线运动，以下说法中正确的选项是〔〕A.曲线运动一定是变速运动B.变速运动一定是曲线运动C.曲线运动可能是匀变速运动D.变加速运动一定是曲线运动2、质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态，假设突然撤去F1，而保持F2、F3不变，那么质点〔〕A．一定做匀变速运动B．一定做直线运动C．一定做非匀变速运动D．一定做曲线运动3、关于运动的合成，以下说法中正确的选项是〔〕A.合运动的速度一定比分运动的速度大B.两个匀速直线运动的合运动不一定是匀速直线运动C.两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动D.合运动的两个分运动的时间不一定相等4、质量m=0.2kg的物体在光滑水平面上运动，其分速度vx和vy随时间变化的图线如下图，求：物体所受的合力。物体的初速度。判断物体运动的性质。4s末物体的速度和位移。5、某船在静水中的速率为v1＝4m/s，现让船渡过某条河，假设这条河的两岸是理想的平行线，河宽为d＝100m，河水的流动速度为v2＝3m/s，方向与河岸平行。试分析：⑴

欲使船以最短时间渡过河去，航向怎样？最短时间是多少？到达对岸的位置怎样？船发生的位移是多大？⑵

欲使船渡河过程中的航行距离最短，船的航向又应怎样？渡河所用时间是多少？AA′BCC′B′6、如下图为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球。AA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹；BB′为BAA′BCC′B′。7、如图，高h的车厢在平直轨道上匀减速向右行驶，加速度大小为a，车厢顶部A点处有油滴滴下落到车厢地板上，车厢地板上的O点位于A点的正下方，那么油滴的落地点必在O点的〔填“左”或“右”〕方，离O点的距离为。8、如下图，两个相对斜面的倾角分别为37°和53°，在斜面顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在斜面上。假设不计空气阻力，那么A、B两个小球的运动时间之比为〔〕A.1:1B.4:3C.16:9D.9：169、如图在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点B处，设空气阻力不计，求〔1〕小球从A运动到B处所需的时间；〔2〕从抛出开始计时，经过多长时间小球离斜面的距离到达最大？ABvAvBO10、如下图，两个小球固定在一根长为l的杆的两端，绕杆上的O点做圆周运动。当小球A的速度为vA时，小球B的速度为vABvAvBOA.B.C.D.ABCrArBrC11、如下图的皮带传动装置中，右边两轮固定在一起同轴转动，图中A、B、C三轮的半径关系为rA＝rC＝2rB，设皮带不打滑，那么三轮边缘上的一点线速度之比vA∶vB∶vC＝，角速度之比ωABCrArBrC12、关于向心加速度，以下说法中正确的选项是〔〕A.向心加速度的方向始终与速度方向垂直B.向心加速度的方向保持不变C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心mθGOFFmθGOFFTFT1FT21LmLmθB．摆球受拉力和向心力的作用C．摆球受重力和拉力的作用D．摆球受重力和向心力的作用ABθ14、如下图，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥形筒固定不动，有两个质量相等的小球A和ABθA．A球的线速度必定大于B球的线速度B．A球的角速度必定小于B球的线速度C