浙江省高考物理一轮复习 第五章 曲线运动讲义（必修2）.doc

第五章 曲线运动考点及考点要求知识内容必考要求曲线运动b运动的合成与分解b平拋运动d圆周运动、向心加速度、向心力d生活中的圆周运动c实验：研究平拋运动考点一曲线运动1曲线运动的速度方向沿轨迹在该点的_2曲线运动的性质曲线运动是_运动，其速度的方向时刻在变，曲线运动的加速度_3物体做曲线运动的条件物体所受合外力的方向与物体的速度方向_同一直线上发展提升(1)由牛顿第二定律得合外力的方向即加速度的方向，故曲线运动的条件亦可表述为当物体加速度的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动；(2)曲线运动的轨迹总是夹在合外力(加速度)与速度之间，且向合外力一侧弯曲1(2015浙江1月学考16)如图1所示，一小球在光滑水平桌面上做匀速直线运动，若沿桌面对小球施加一个恒定外力，则小球一定做()图1a直线运动 b曲线运动c匀变速运动 d匀加速直线运动2(2015浙江1月学考5)如图2所示，小锐同学正在荡秋千，他经过最低点p时的速度方向是()图2aa方向 bb方向cc方向 dd方向3(2016台州9月质量评估)如图3所示的陀螺，是民间最早的娱乐工具，也是我们很多人小时候喜欢玩的玩具从上往下看(俯视)，若陀螺立在某一点顺时针匀速转动，此时滴一滴墨水到陀螺，则被甩出的墨水径迹可能是下列选项中的()图34翻滚过山车是大型游乐园里比较刺激的一种娱乐项目如图4所示，翻滚过山车(可看成质点)从高处冲下，过m点时速度方向如图所示，在圆形轨道内经过a、b、c三点，下列说法正确的是()图4a过山车做匀速运动b过山车做变速运动c过山车受到的合力等于零d过山车经过a、c两点时的速度相同5在地面上观察下列物体的运动，其中物体一定做曲线运动的是()a向东运动的质点受到一个向西的力的作用b正在竖直上升的气球突然遭遇一阵北风c河水匀速流动，正在河里匀速驶向对岸的汽艇d在匀速行驶的列车上，相对列车水平向后拋出的一个小球6如图5所示是我国著名网球运动员李娜精彩的比赛瞬间，如果网球离开球拍后，沿图中虚线做曲线运动，则图中能正确表示网球在相应点的速度方向的是()图5av1 bv2cv3 dv4考点二运动的合成与分解1合运动与分运动物体实际发生的运动叫_；如果物体同时参与了几个方向的运动，则这几个运动叫_2合运动与分运动的关系(1)分运动具有_(2)分运动与合运动具有_(3)分运动与合运动具有_(4)合运动通常就是我们所观察到的实际运动3运动的合成与运动的分解(1)运动的合成：由已知的分运动求跟它们等效的_的过程(2)运动的分解：由已知的合运动求跟它们等效的_的过程4运动合成、分解的运算法则运动的合成与分解包括位移、速度、加速度的合成与分解，遵循_1(2016嘉兴高一检测)关于运动的合成与分解，下列说法正确的是()a合运动的位移是分运动位移的矢量和b合运动的速度一定会比其中任何一个分速度大c合运动的时间与分运动的时间不一定相等d若合运动是曲线运动，则分运动中至少有一个是曲线运动2(2013浙江6月学考14)如图6所示，有一长为80 cm的玻璃管竖直放置，当红蜡块从玻璃管的最下端开始匀速上升的同时，玻璃管水平向右匀速运动经过20 s，红蜡块到达玻璃管的最上端，此过程玻璃管的水平位移为60 cm.不计红蜡块的大小，则红蜡块运动的合速度大小为()图6a3 cm/s b4 cm/sc5 cm/s d7 cm/s3如图7所示，降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，若风速越大，则降落伞()图7a下落的时间越短b下落的时间越长c落地时速度越小d落地时速度越大4(20152016诸暨市第一学期期末考试)某条河的宽度为120 m，水流速度恒为3 m/s，一条小船在静水中的速度为4 m/s，则小船渡河的最短时间为()a17 s b24 sc30 s d40 s5如图8所示，工地上常用的塔吊起吊重物时，塔吊的水平横臂保持静止，悬挂重物的小车沿水平横臂匀速运动，同时使吊钩下的重物匀速上升关于重物的运动，下列判断正确的有()图8a做曲线运动 b做匀变速曲线运动c速度大小不变，方向改变 d速度大小和方向都不变6如图9所示，一艘炮艇沿长江由西向东快速行驶，在炮艇上发射炮弹射击北岸正北方向的目标要击中目标，射击方向应()图9a对准目标b偏向目标的西侧c偏向目标的东侧d无论对准哪个方向都无法击中目标考点三平拋运动1拋体运动和平拋运动(1)拋体运动：以一定的初速度将物体拋出，物体只在_下所做的运动(2)平拋运动：将物体以一定的初速度_拋出，只在_下的运动叫平拋运动2平拋运动的性质平拋运动是水平方向的_直线运动和竖直方向的_直线运动(自由落体运动)的合运动，即平拋运动为匀变速曲线运动，其轨迹是拋物线3平拋运动问题的处理方法将平拋运动沿水平方向和竖直方向分解(1)水平方向：_.(2)竖直方向：_.4平拋运动的规律图10(1)以拋出点o为坐标原点，水平初速度v0的方向为x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立直角坐标系如图10所示(2)任一时刻t的速度vt水平分速度：vxv0，竖直分速度：vygt实际(合)速度 vt的大小：vt方向：tan 平拋运动瞬时速度vt的大小和方向都是时刻改变着的(3)任一时刻t的位移s水平分位移：xv0t，竖直分位移：ygt2实际(合)位移s的大小：s，方向：tan tan 平拋运动相对拋出点的位移s的大小和方向都是时刻改变着的(4)平拋运动的轨迹方程ygt2g()2x2，所以平拋运动的轨迹是拋物线1如图11所示，水平向右飞行的飞机，经过地面o点的正上方时，释放一颗炸弹，不计空气阻力，则炸弹的落点可能在()图11ao点 ba点cb点 d以上三种情况均有可能2(2016嘉兴高三检测)关于从同一高度以不同初速度水平拋出的物体，比较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3(2015浙江7月学考14)如图12所示，驾驶员甲驾驶摩托车以15 m/s的速度恰好能从水平路面边缘飞越壕沟，若驾驶员乙驾驶摩托车也能飞越，其速度大小可为()图12a1 m/s b2 m/sc10 m/s d16 m/s4一个物体从某一确定的高度以初速度v0水平拋出，已知它落地时的速度大小为v，那么它的运动时间是()a. b.c. d.5如图13所示，a、b两个小球从同一竖直线上的不同位置水平拋出，结果它们同时落在地面上的同一点c，已知a离地面的高度是b离地面高度的2倍，则a、b两个球的初速度之比vavb为()图13a12 b21 c.1 d16(2016浙江省4月学业水平考试)某卡车在水平公路上与路旁障碍物相撞，处理事故的警察在泥地中发现了一个小的金属物体，经判断，它是相撞瞬间车顶上一个松脱的零件被拋出而陷在泥里的，为了判断卡车是否超速，需要测量的量是()a车的长度，车的重量b车的高度，车的重量c车的长度，零件脱落点与陷落点的水平距离d车的高度，零件脱落点与陷落点的水平距离7(2016浙江名校协作体高二联考)打乒乓球是青少年比较喜爱的一项体育活动，相同的乒乓球1、2恰好在等高处水平越过球网，不计乒乓球的旋转和空气阻力，把乒乓球看成一个质点，乒乓球自最高点到落台的过程简化成如图14所示模型，下列说法正确的是()图14a过网时球1的速度小于球2的速度b球1的飞行时间大于球2的飞行时间c球1的速度变化率等于球2的速度变化率d落台时，球1的速率等于球2的速率考点四圆周运动、向心加速度、向心力1匀速圆周运动相等的时间内通过的_都相等的圆周运动2描述圆周运动的几个物理量(1)线速度v：大小为通过的圆弧长跟所用时间的比值，方向为圆弧上该点的切线方向，v_.(2)角速度：大小为半径转过的角度跟所用时间的比值，_.(3)周期t：沿圆周运动_所用的时间(4)转速n：物体单位时间所转的圈数(5)线速度、角速度、周期、频率之间的关系：f，2f，v2rfr.3向心加速度(1)方向：向心加速度的方向一定指向圆心(2)表达式：_.适用范围：向心加速度公式不仅适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运动(3)向心加速度的计算：根据题目的已知条件，选择合适的向心加速度的表达式计算向心加速度的大小4向心力(1)向心力向心力的定义：质点做匀速圆周运动所受到的合外力，就是向心力向心力的方向：始终沿半径指向圆心，始终与线速度方向垂直，是时刻变化的向心力的作用：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小(2)向心力的表达式：_.发展提升向心力来源的几个实例分析物体做圆周运动时，向心力由物体所受沿半径方向的力提供向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力.实例向心力示意图在光滑水平面上的o点系上细绳的一端，细绳的另一端系一小球，小球在桌面上做匀速圆周运动小球做匀速圆周运动的向心力由细绳的拉力提供用细绳系一个小球在竖直平面内做圆周运动小球能通过最高点，向心力由重力和绳的拉力的合力提供；若小球恰好能通过最高点，则在最高点向心力由重力提供将一个物体放在水平转台上，物体随转台一起做匀速圆周运动，物体与转台无相对滑动物体所受的向心力由转台对物体的静摩擦力提供1(2016浙江4月学考5)如图15为某中国运动员在短道速滑比赛中勇夺金牌的精彩瞬间，假定此时他正沿圆弧形弯道匀速率滑行，则他()图15a所受的合力为零，做匀速运动b所受的合力恒定，做匀加速运动c所受的合力恒定，做变加速运动d所受的合力变化，做变加速运动2(2016温州8月选考模拟)自行车修理过程中，经常要将自行车倒置，摇动脚踏板检查是否修好，如图16所示，大齿轮边缘上的a点、小齿轮边缘上的b点和后轮边缘上的c点都可视为在做匀速圆周运动则线速度最大的点是()图16a大齿轮边缘上的a点b小齿轮边缘上的b点c后轮边缘上的c点da、b、c三点线速度大小相同3(2015浙江7月学考20)如图17所示，吊扇工作时，关于同一扇叶上a、b两点的运动情况，下列说法正确的是()图17a周期相同 b线速度相同c转速不相同 d角速度不相同4(2014浙江7月学考4)如图18所示，为研究自行车上某些物理量之间的关系，小燕将车倒放在地上，摇动踏板使后轮转起来，关于轮缘上a点与辐条上b点的线速度和角速度的大小，正确的是()图18aab babcvavb dvavb5(2015浙江1月学考17)如图19所示为市场出售的苍蝇拍，拍柄长约30 cm.这种苍蝇拍实际使用效果并不理想，有人尝试将拍柄增长到60 cm.若挥拍时手的动作完全相同，则改装后拍头()图19a线速度变大 b角速度变小c向心加速度变小 d向心力变小6在水平地面上转弯的摩托车，如图20所示，提供向心力的是()图20a重力和支持力的合力b静摩擦力c滑动摩擦力d重力、支持力、牵引力的合力7(2012浙江6月学考48)如图21所示，放在水平圆盘上质量为0.5 kg的小物块，离转轴距离为0.2 m当小物块随圆盘一起以2 rad/s的角速度做匀速圆周运动时，其受到的静摩擦力的大小为_n.图218一根长0.5 m的绳，当受到0.5 n的拉力时会被拉断在绳的一端拴上质量为0.25 kg的小球，使它在光滑的水平面上做匀速圆周运动，求拉断绳子时的角速度考点五生活中的圆周运动1火车拐弯(1)转弯处外轨_内轨(2)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的圆心，提供火车做圆周运动的向心力发展提升汽车拐弯(1)在斜坡公路上拐弯：情况与火车拐弯类似(2)在水平公路上拐弯：静摩擦力提供向心力拐弯速度越大，所需要的向心力就越大；如果所需要的向心力超过最大静摩擦力，就会出现侧滑现象2汽车过拱形桥(1)最高点，重力和支持力的合力提供向心力：mgfnmfnmgm注：当v时，桥对车的支持力fn0.(2)最低点，重力和支持力的合力提供向心力：fnmgmfnmgm3航天器中失重现象的本质(1)航天器中的任何物体都处于完全失重状态(2)物体仍受重力作用，且重力提供物体环绕地球做圆周运动的向心力4竖直平面内的两种模型(1)绳模型小球沿竖直光滑轨道内侧做圆周运动、小球在细绳的作用下在竖直平面内做圆周运动，都是绳模型，如图22所示图22最高点(如图23所示)：ftmgmftmmg注：当v时，绳子对小球的拉力为零，所以小球能通过最高点的条件为：v.图23最低点(如图24所示)：ftmgmftmmg图24(2)杆模型小球在竖直放置的光滑细管内做圆周运动、小球被一轻杆拉着在竖直平面内做圆周运动，都是杆模型，如图25所示图25最高点：若弹力向上，则mgfnmfnmgm若弹力向下，则mgfnmfnmmg.注：若fn向上且大小等于mg则v0，即能在竖直平面内做完整圆周运动的临界条件为v临0或fnmg.最低点：fnmgmfnmgm.5离心运动(1)定义：物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动(2)产生条件：向心力突然消失或合外力不足以提供所需的向心力物体所受的合外力f合man时，物体做_物体所受的合外力f合man时，物体做_物体所受的合外力f合man时，物体做_(3)离心运动的应用：离心干燥器、离心分离器、洗衣机脱水筒、棉花糖的制作等1(2014浙江1月学考10)如图26所示，一质量为m的汽车保持恒定的速率运动，若通过凸形路面最高处时对路面的压力为f1，通过凹形路面最低处时对路面的压力为f2，则()图26af1mg bf1mgcf2mg df2mg2(2015浙江7月学考19)手握绳的一端，绳的另一端系着盛有水的小水桶，使该水桶在竖直平面内做圆周运动，如图27所示在水桶经过最高点时()图27a.速度一定为零b水和桶均不受重力c因桶口朝下，必有水流出d虽桶口朝下，但水不会流出3(2015浙江学业水平考试)质量为30 kg的小孩坐在秋千板上，秋千板离系绳子的横梁的距离是2.5 m，小孩的父亲将秋千板从最低点拉起1.25 m高度后由静止释放，小孩沿圆弧运动至最低点时，她对秋千板的压力约为(g取10 m/s2)()a0 b200 nc600 n d1 000 n4如图28所示，长0.5 m的轻质细杆，一端固定有一个质量为3 kg的小球，另一端由电动机带动，使杆绕o在竖直平面内做匀速圆周运动，小球的速率为2 m/s.取g10 m/s2，下列说法正确的是()图28a小球通过最高点时，对杆的拉力大小是6 nb小球通过最高点时，对杆的压力大小是24 nc小球通过最低点时，对杆的拉力大小是24 nd小球通过最低点时，对杆的拉力大小是54 n5(台州中学20152016学年高二第二学期期中试题)公路急转弯处通常是交通事故多发地带，如图29所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处()图29a路面外侧低内侧高b当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小c车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动d车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动6如图30所示为洗衣机脱水筒的示意图，当脱水筒从静止开始到完成脱水的过程中()图30a衣服始终做离心运动b衣服始终做匀速圆周运动c衣服上的水做离心运动d衣服上的水始终做匀速圆周运动考点六实验：研究平拋运动1实验目的(1)用实验的方法描出平拋物体的运动轨迹；(2)由运动轨迹求平拋物体的初速度2实验原理平拋运动可以看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动使小球做平拋运动，建立坐标系，利用描迹法描出小球的运动轨迹，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，根据公式：xv0t和ygt2，就可求得v0x，即小球做平拋运动的初速度3实验器材斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸(坐标纸)、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺4实验步骤(1)实验装置如图31所示，安装调整斜槽：将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，使其末端伸出桌面，切线沿水平方向图31(2)用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心在木板上的投影点o，o点即为坐标原点，用重垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平方向的x轴(3)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平拋运动的小球在某一x值处的y值，然后让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点，用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置(不同的器材方法有所不同)(4)取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点，用平滑曲线连接起来，即得到小球平拋运动的轨迹(5)从曲线上选取六个不同点，测出它们的坐标值(6)根据坐标，结合公式xv0t、ygt2求出小球平拋运动的初速度，并计算其平均值(7)整理实验器材5注意事项(1)利用描迹法做实验时必须调整斜槽末端使其切线水平，检验是否水平的方法：将小球放在斜槽末端，看其是否滚动(或用水平仪检查斜槽末端是否水平)(2)坐标纸必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸是否竖直(3)小球每次必须从斜槽上同一位置自由滚下(4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在坐标纸上的投影点(5)小球开始滚下时的位置高度要适中，以使小球做平拋运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角(6)在轨迹上选取离坐标原点o点较远的一些点来计算初速度1(2015浙江1月学考19)用如图32装置做“研究平拋运动”实验时()图32a用重垂线确定y轴方向b用目测判断斜槽末端切线是否水平c用重垂线判断斜槽末端切线是否水平d每次从轨道上不同位置释放小球2(2015浙江7月学考11)用如图33所示装置做“研究平拋运动”实验时，为保证小球从斜槽末端水平拋出，应()图33a减小斜槽的粗糙程度b使斜槽末端切线水平c每次由静止释放小球d每次从同一位置释放小球3(2016台州学考模拟)如图34所示，在研究平拋运动时，小球a沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关s，被电磁铁吸住的小球b同时自由下落改变整个装置的高度h做同样的实验，发现位于同一高度的a、b两球总是同时落地，该实验现象说明了a球在离开轨道后()图34a水平方向的分运动是匀速直线运动b水平方向的分运动是匀加速直线运动c竖直方向的分运动是自由落体运动d竖直方向的分运动是匀速直线运动4(2016绍兴9月适应性考试)研究平拋运动的实验装置如图35所示图35(1)实验时，每次须将小球从轨道_(填字母)a同一位置释放b不同位置无初速度释放c同一位置无初速度释放(2)上述操作的目的是使小球拋出后_(填字母)a只受重力 b轨迹重合c做平拋运动 d速度小些，便于确定位置(3)实验中已测出小球半径为r，则小球做平拋运动的坐标原点位置应是_(填字母)a斜槽末端o点b斜槽末端o点正上方r处c斜槽末端o点正前方r处d斜槽末端o点正上方r处在竖直木板上的投影点5(2013浙江6月学考19)如图36所示，在水平桌面上用书本做成一个斜面，让小钢球从斜面上某一位置滚下，离开桌面后做平拋运动若要粗测小钢球做平拋运动初速度的大小，下列器材中最合适的是()图36a米尺 b学生三角尺c秒表 d打点计时器答案精析考点一基础知识梳理1切线方向2变速a03不在基础题组自测1c因为施加的恒力方向不知，小球可能做直线运动也可能做曲线运动，故a、b、d错；根据牛顿第二定律，小球一定做匀变速运动，故c正确2b物体做曲线运动时，在某点的速度的方向是曲线在该点的切线方向，故选b.3d做曲线运动的物体，所受陀螺的束缚的力消失后，水平面内(俯视)应沿轨迹的切线飞出，a、b不正确，又因陀螺顺时针匀速转动，故c不正确，d正确4b过山车的速度方向沿轨道的切线方向，速度方向时刻在变化，速度是矢量，所以速度是变化的，故选项a错误，b正确；过山车的速度是变化的，加速度不为零，由牛顿第二定律得知，其合力不为零，故选项c错误；经过a、c两点时速度方向不同，故选项d错误5b选项a中质点仍做直线运动；选项b中气球的运动方向与受力方向不共线，做曲线运动；选项c中两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动；选项d中若小球相对车向后拋出的速度与车前进的速度大小相同，则小球相对地面的速度为零，故做自由落体运动，为直线运动6b速度的方向沿轨迹在该点的切线方向，故选项b正确考点二基础知识梳理1合运动分运动2(1)独立性(2)等时性(3)等效性3(1)合运动(2)分运动4平行四边形定则基础题组自测1a2c红蜡块的合位移为s100 cm，v5 cm/s，故选c项3d风沿水平方向吹，不影响竖直速度，故下落时间不变，a、b项均错误；风速越大，落地时水平速度越大，竖直速度不受影响，故落地时合速度越大，c项错误，d项正确4c当船速垂直于河岸时，渡河时间最短，故tmin s30 s，c正确5d重物在竖直方向和水平方向都做匀速运动，说明它所受合外力为零，一定做匀速直线运动，d正确6b炮弹的实际速度方向沿目标方向，该速度是炮艇的速度与射击速度的合速度，根据平行四边形定则，知射击的方向偏向目标的西侧，故b正确，a、c、d错误考点三基础知识梳理1(1)重力作用(2)水平重力作用2匀速匀加速3(1)匀速直线运动(2)自由落体运动基础题组自测1b2.c3d设驾驶员甲飞越壕沟的时间为t，则根据平拋运动规律，驾驶员乙所用的时间也为t，壕沟宽度dv甲t，要使驾驶员乙也能飞越，必须使v乙v甲，故选d.4d可依据速度的分解求取竖直方向上的落地速度，从而据竖直方向上的自由落体运动规律求运动时间因为vygt，又vy，故t，故选项d正确5d由于两球离地面的高度之比为21，由t可知，它们落地所用的时间之比为1，由于它们的水平位移x相同，由v可知，初速度之比为1，d项正确6d松脱后零件做平拋运动，测出车的高度h和零件脱落点与陷落点间的水平距离x，由hgt2，xv0t，可求得碰撞瞬间零件的初速度v0x，即为碰撞时车的速度，d正确7c由hgt2知两球的飞行时间相等，选项b错误；由xv0t知球1过网时的速度大于球2过网时的速度，选项a错误；速度的变化率即加速度，两球的加速度均为重力加速度，选项c正确；由v2gh知两球落台时的竖直分速度大小相同，由v知落台时球1的速率大于球2的速率，选项d错误考点四基础知识梳理1圆弧长度2(1)(2)(3)一周3(2)an2rr4(2)fnmm2rmr基础题