高考物理二轮复习专题一力与运动第3讲力学中的曲线运动课件

第3讲 力学中的曲线运动 知识识必备备 1.匀变变速曲线线运动动F合是恒量 (1)物体做曲线线运动动的条件：速度的方向与加速度(合力)的 方向不在同一条直线线上。 (2)研究方法：运动动的合成与分解。 2.变变加速曲线线运动动F合是变变量 (2)竖竖直平面内的圆圆周运动动(绳绳、杆模型) 关键键：“两点一过过程” “两点”最高点和最低点。 “一过过程”从最高点到最低点(或从最低点到最高点)。 备备考策略 1.必须领须领 会的“4种物理思想和3种常用方法” (1)分解思想、临临界极值值的思想、估算的思想、模型化思想 ； (2)假设设法、合成法、正交分解法。 2.要灵活掌握常见见的曲线线运动动模型 平抛运动动及类类平抛运动动，竖竖直平面内的圆圆周运动动及圆圆周运 动动的临临界条件。 3.必须须辨明的“4个易错错易混点” (1)两个直线线运动动的合运动动不一定是直线线运动动； (2)小船渡河时时，最短位移不一定等于河的宽宽度； (3)做平抛运动动的物体，速度方向与位移方向不相同； (4)注意区分“绳绳模型”和“杆模型”。 4.注意天体运动动的三个区别别 (1)中心天体和环绕环绕 天体的区别别； (2)自转转周期和公转转周期的区别别； (3)星球半径和轨轨道半径的区别别。 【真题题示例1】 (2017全国卷，15)发发球机从同一高度向正前方 依次水平射出两个速度不同的乒乓乒乓 球(忽略空气的影响)。速度较较 大的球越过过球网，速度较较小的球没有越过过球网；其原因是( ) 运动动的合成与分解及平抛运动动 A.速度较较小的球下降相同距离所用的时间较时间较 多 B.速度较较小的球在下降相同距离时时在竖竖直方向上的速度较较大 C.速度较较大的球通过过同一水平距离所用的时间较时间较 少 D.速度较较大的球在相同时间间时间间 隔内下降的距离较较大 答案 C 【真题题示例2】 (2017全国卷，17)如图图1，半圆圆形光滑轨轨道固 定在水平地面上，半圆圆的直径与地面垂直，一小物块块以速度v 从轨轨道下端滑入轨轨道，并从轨轨道上端水平飞飞出，小物块块落地 点到轨轨道下端的距离与轨轨道半径有关，此距离最大时时，对应对应 的轨轨道半径为为(重力加速度大小为为g)( ) 图图1 答案 B 真题题感悟 1.高考考查查特点 以物体的某种运动动形式或运动项动项 目为为背景，考查对查对 分运动动 、合运动动的理解及合成与分解方法的应应用。 2.常见误见误 区及临临考提醒 (1)不能正确理解合运动动、分运动动具有等时时性、独立性的特点 。 (2)具体问题问题 中分不清合运动动、分运动动，要牢记观记观 察到的物体 实际实际 运动为动为 合运动动。 (3)平抛运动对动对 两个分运动动理解不透，很容易出错错，如2017年 全国卷第15题题。 (4)实际问题实际问题 中对对平抛运动动情景临临界点的分析不正确。 预测1运动的合成与分解 预测2平抛规律的应用 预测3“平抛运动斜面”模型 1.2016年9月24日，中华龙华龙 舟大赛赛(昆明滇池站)开赛赛，吸引上万 名市民来到滇池边观战边观战 。如图图2所示，假设设某龙龙舟队队要渡过过 宽宽288 m、两岸平直的河，河中水流的速度恒为为v水5.0 m/s 。龙龙舟队队从M处处开出后实际实际 沿直线线MN到达对对岸，若直线线 MN与河岸成53角，龙龙舟在静水中的速度大小也为为5.0 m/s， 已知sin 530.8，cos 530.6，龙龙舟可看作质质点。则龙则龙 舟在 水中的合速度大小v和龙龙舟从M点沿直线线MN到达对对岸所经历经历 的时间时间 t分别为别为 ( ) 图图2 A.v6.0 m/s，t60 s B.v6.0 m/s，t72 s C.v5.0 m/s，t72 s D.v5.0 m/s，t60 s 答案 A 图图3 答案 A 3.(2017广东华东华 南三校联联考)横截面为为直角三角形的两个相同斜 面紧紧靠在一起，固定在水平面上，如图图4所示。它们们的竖竖直边边 长长都是底边长边长 的一半，现现有三个小球从左边边斜面的顶顶点以不 同的初速度向右平抛，最后落在斜面上，其落点分别别是a、b、 c。下列判断正确的是( ) 图图4 A.图图中三小球比较较，落在a点的小球飞飞行时间时间 最短 B.图图中三小球比较较，落在c点的小球飞飞行过过程速度变变化最大 C.图图中三小球比较较，落在c点的小球飞飞行过过程速度变变化最快 D.无论论小球抛出时时初速度多大，落到两个斜面上的瞬时时速度都不 可能与斜面垂直 答案 D 归纳总结归纳总结 处处理平抛运动问题动问题 的五个关键键点 (1)平抛运动动(或类类平抛运动动)，一般将运动动沿初速度方向和 垂直于初速度方向进进行分解，先按分运动规动规 律列式，再用 运动动的合成法则则求合运动动。 (2)对对于从斜面上平抛又落到斜面上的问题问题 ，竖竖直位移与水 平位移的比值值等于斜面倾倾角的正切值值。 (3)若平抛的物体垂直打在斜面上，打在斜面上的水平速度 与竖竖直速度的比值值等于斜面倾倾角的正切值值。 (4)做平抛运动动的物体，其位移方向与速度方向一定不同。 (5)抓住两个三角形：速度三角形和位移三角形，结结合题题目呈 现现的角度或函数方程找到解决问题问题 的突破口。 圆圆周运动问题动问题 【真题示例】 (2016全国卷，16)小球P和Q用不可伸长长的 轻绳悬轻绳悬 挂在天花板上，P球的质质量大于Q球的质质量，悬悬挂P 球的绳绳比悬悬挂Q球的绳绳短。将两球拉起，使两绳绳均被水平 拉直，如图图5所示。将两球由静止释释放。在各自轨轨迹的最 低点( ) 图5 A.P球的速度一定大于Q球的速度 B.P球的动动能一定小于Q球的动动能 C.P球所受绳绳的拉力一定大于Q球所受绳绳的拉力 D.P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 答案 C 真题感悟 1.高考考查特点 (1)2017年高考弱化了圆周运动的考查，只是在卷中第16 题题、卷中第14题题有所涉及。 (2)本考点命题热题热 点集中在物体的受力分析、圆圆周运动动的基 本概念、动动力学知识识及功能关系。 (3)理解圆圆周运动动的相关物理量，向心力的来源分析、计计算 及应应用牛顿顿运动动定律研究圆圆周运动动的方法是关键键。 2.常见误区及临考提醒 (1)描述圆周运动的物理量的理解要准确。 (2)向心力是效果力，是由物体受到的力提供，画受力图时图时 ，只画出物体实际实际 受到的力，不画向心力。 (3)共轴转动轴转动 的物体各点具有相同的角速度，皮带传动带传动 或齿齿 轮传动轮传动 中轮轮子边缘边缘 具有相同的线线速度。 (4)临临界问题问题 的处处理要正确把握临临界条件。 预测1水平面内的圆周运动 预测2竖直面内的圆周运动 预测3与平抛运动相结合的综合模型 1.(多选)(2017洛阳市高三统统考)如图图6所示，处处于竖竖直平面内的 光滑细细金属圆环圆环 半径为为R，质质量均为为m的带带孔小球A、B穿于 环环上，两根长为长为 R的细绳细绳 一端分别别系于A、B球上，另一端分 别别系于圆环圆环 的最高点和最低点，现让圆环绕竖现让圆环绕竖 直直径转动转动 ， 当角速度缓缓慢增大到某一值时值时 ，连连接B球的绳绳子恰好拉直，转转 动过动过 程中绳绳不会断，则则下列说说法正确的是( ) 图图6 答案 AB 图图7 答案 BD 3.嘉年华华上有一种回力球游戏戏，如图图8所示，A、B分别为别为 一固定 在竖竖直平面内的光滑半圆圆形轨轨道的最高点和最低点，B点距水 平地面的高度为为h，某人在水平地面C点处处以某一初速度抛出一 个质质量为为m的小球，小球恰好水平进进入半圆轨圆轨 道内侧侧的最低点 B，并恰好能过过最高点A后水平抛出，又恰好回到C点抛球人手 中。若不计计空气阻力，已知当地重力加速度为为g，求： 图图8 (1)小球刚进刚进 入半圆圆形轨轨道最低点B时轨时轨 道对对小球的支持力； (2)半圆圆形轨轨道的半径； (3)小球抛出时时的初速度大小。 归纳总结 1.水平面内圆周运动的分析方法 (1)运动实例：圆锥摆、火车转弯、水平转台等。 (2)特点分析： 运动轨动轨 迹是圆圆且在水平面内； 向心力的方向水平，竖竖直方向的合力为为零。 (3)解题题方法 受力分析确定向心力的来源确定圆圆心和半径应应 用相应规应规 律列方程求解。 2.求解竖直平面内圆周运动问题的思路 万有引力定律与天体的运动 【真题示例1】 (2017全国卷，14)2017年4月，我国成功发发射 的天舟一号货货运飞飞船与天宫宫二号空间实验间实验 室完成了首次交会 对对接，对对接形成的组组合体仍沿天宫宫二号原来的轨轨道(可视为视为 圆轨圆轨 道)运行。与天宫宫二号单单独运行时时相比，组组合体运行的( ) A.周期变变大 B.速率变变大 C.动动能变变大 D.向心加速度变变大 答案 C 【真题示例2】 (多选选)(2017全国卷，19)如图图9，海王星绕绕太阳 沿椭圆轨椭圆轨 道运动动，P为为近日点，Q为远为远 日点，M、N为轨为轨 道短 轴轴的两个端点，运行的周期为为T0，若只考虑虑海王星和太阳之间间 的相互作用，则则海王星在从P经过经过 M、Q到N的运动过动过 程中( ) 图图9 能守恒，选项B错误；根据开普勒第二定律可知，从P到Q阶阶 段，速率逐渐变渐变 小，选项选项 C正确；海王星受到的万有引力指 向太阳，从M到N阶阶段，万有引力对对它先做负负功后做正功，选选 项项D正确。 答案 CD 真题感悟 1.高考考查特点 (1)本考点高考命题角度 万有引力定律与牛顿顿运动动定律的综综合应应用。 人造卫卫星的运行参数，卫卫星的变轨变轨 及变轨变轨 前后的速度、 能量变变化。 (2)解此类题类题 的关键键是掌握卫卫星的运动动模型，离心(向心)运 动动的原因及万有引力做功的特点。 2.常见误区及临考提醒 预测1天体质量和密度的估算 预测2行星、卫星的运动问题 预测3航天器的变轨与对接问题 预测4双星、多星的运动问题 图图10 答案 D 2.(2017黑龙江五校高三下学期4月联联考)如图图11所示，A为为近地 气象卫卫星，B为远为远 地通讯卫讯卫 星，假设设它们们都绕绕地球做匀速圆圆 周运动动。已知地球半径为为R，卫卫星A距地面高度可忽略不计计， 卫卫星B距地面高度为为h，不计卫计卫 星间间的相互作用力。则则下列 说说法正确的是( ) 图图11 解析 虽然卫星B的速度小于卫卫星A的速度，但卫卫星B的 轨轨道比卫卫星A的高，所具有的引力势势能大，所以发发射卫卫 星B需要的能量大，A错误错误 ；根据开普勒第三定律可知， 所有行星的轨轨道的半长轴长轴 的三次方跟它的公转转周期的二 次方的比值值都相等，即卫卫星A与卫卫星B运行周期之比为为 答案 D 3.2016年10月17日，“神舟十一号”载载人飞飞船发发射升空，运送 两名宇航员员前往在2016年9月15日发发射的“天宫宫二号”空间间 实验实验 室，宇航员计员计 划在“天宫宫二号”驻驻留30天进进行科学实实 验验。“神舟十一号”与“天宫宫二号”的对对接变轨过变轨过 程如图图12 所示，AC是椭圆轨椭圆轨 道的长轴长轴 。“神舟十一号”从圆轨圆轨 道 先变轨变轨 到椭圆轨椭圆轨 道，再变轨变轨 到圆轨圆轨 道，与在圆轨圆轨 道 运行的“天宫宫二号”实实施对对接。下列描述正确的是( ) 图图12 A.“神舟十一号”在变轨过变轨过 程中机械能不变变 B.可让让“神舟十一号”先进进入圆轨圆轨 道，然后加速追赶“天宫宫二 号”实现对实现对 接 C.“神舟十一号”从A到C的平均速率比“天宫宫二号”从B到C的平均 速率大 D.“神舟十一号”在椭圆轨椭圆轨 道上运动动的周期与“天宫宫二号”运 行周期相等 解析 “神舟十一号”飞飞船变轨过变轨过 程中轨轨道升高，机械能 增加，A选项错误选项错误 ；若飞飞船在进进入圆轨圆轨 道后再加速，则则 将进进入更高的轨轨道飞飞行，不能实现对实现对 接，选项选项 B错误错误 ；飞飞 船轨轨道越低，速率越大，轨轨道比轨轨道的平均高度低， 因此平均速率要大，选项选项 C正确；由开普勒第三定律可知， 椭圆轨椭圆轨 道上的运行周期比圆轨圆轨 道上的运行周期要小， D项错误项错误 。答案 C 4.(2017深圳高级中学月考)2016年2月11日，美国自然科学基金召 开新闻发闻发 布会宣布，人类类首次探测测到了引力波。2月16日，中 国科学院公布了一项项新的探测测引力波的“空间间太极计计划”。由 中山大学发发起的空间间引力波探测测工程“天琴计计划”于2015年7 月正式启动动。计计划从2016年到2035年分四阶阶段进进行，将向太空 发发射三颗卫颗卫 星探测测引力波。在目前讨论讨论 的初步概念中，天琴 将采用三颗颗全同的卫卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边边三角形 阵阵列，地球恰处处于三角形中心，卫卫星将在以地球为