高三物理一轮复习（考情解读+知识通关+题型突破+能力提升）专题4 曲线运动课件.ppt

目录contents 考情精解读 考点1 考点2 考点3 a 知识全通关 b 题型全突破 考法1 考法2 考法3 考点4 考法4 c 能力大提升 模型1 模型2 模型3 模型4 考法5 考法6 考情精解读 考纲解读 命题趋势 命题规律 物理专题四曲线运动 知识体系构建 考试大纲 1 2 3 运动的合成与分解 匀速圆周运动的向心力 抛体运动 4 5 匀速圆周运动 角速度 线速度 向心加速度 离心现象 考纲解读 命题规律 命题趋势 知识体系构建 近三年同类题型高考实况 物理专题四曲线运动 考纲解读 命题规律 继续学习 1 热点预测平抛运动规律及其研究方法 圆周运动的角速度 线速度和向心加速度仍然是高考的热点 考查题型以选择题为主 分值为6分 也有少部分计算题 分值为12分左右 2 趋势分析本专题与其他专题 如牛顿运动定律 机械能 天体运动 电场和磁场 相结合考查的可能性很大 与实际应用和生产生活 科技相联系的命题趋势较强 命题趋势 知识体系构建 物理专题四曲线运动 考纲解读 命题规律 命题趋势 知识体系构建 返回目录 物理专题四曲线运动 知识全通关 继续学习 物理专题四曲线运动 一 物体做曲线运动的条件与轨迹分析 考点1曲线运动运动的合成与分解 二 运动的合成与分解1 合运动与分运动的关系 1 等时性 合运动和分运动经历的时间相等 即同时开始 同时进行 同时结束 2 独立性 一个物体同时参与几个分运动 各分运动独立进行 不受其他运动的影响 3 等效性 各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果 4 同体性 合运动和它的分运动必须是对应同一个物体的运动 两个不同物体的运动是不能进行合成的 2 运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量 即位移 速度 加速度的合成与分解 由于它们都是矢量 所以合成与分解都遵循平行四边形定则 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 1 合运动是指在具体问题中物体实际所做的运动 分运动是指沿某一方向具有某一效果的运动 2 合运动与分运动必须是同一个物体实际发生的运动与其参与的分运动 而不是几个不同物体发生的不同运动 3 对物体的实际运动进行分解时 应根据运动的实际效果分解 也可采用正交分解 名师提醒 物理专题四曲线运动 物理专题四曲线运动 继续学习 返回目录 四 两个直线运动的合运动性质的判断 物理专题四曲线运动 继续学习 考点2抛体运动 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 返回目录 二 斜抛运动 以斜上抛运动为例说明 如图所示 1 运动性质 加速度为g的匀变速曲线运动 轨迹为抛物线 2 研究方法 根据运动的独立性 可以把斜抛运动看成是水平方向的匀速直线运动与竖直上抛运动的合运动 名师提醒运动的合成与分解是研究曲线运动的基本方法 根据运动的合成与分解 可以先把抛体运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动 然后研究两分运动的规律 必要时再用合成方法进行合成 物理专题四曲线运动 继续学习 考点3描述圆周运动的物理量 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 返回目录 物理专题四曲线运动 继续学习 考点4离心运动向心运动 一 离心运动1 定义 做圆周运动的物体 在所受合外力突然消失或不足以提供物体做圆周运动所需的向心力的情况下 物体就会做逐渐远离圆心的运动 2 本质 做圆周运动的物体 由于本身的惯性 总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向 3 受力特点 物体做离心运动并不是物体受到离心力作用 而是由于合外力不能提供足够的向心力 所谓 离心力 是根据作用效果命名的力 实际并不存在 4 运动轨迹 1 当合外力突然消失时 物体就以这一时刻的线速度沿切线方向飞出 做匀速直线运动 轨迹为直线 物理专题四曲线运动 2 当合外力不足以提供所需的向心力时 物体就沿切线和圆周之间的某条曲线做逐渐远离圆心的曲线运动 轨迹是曲线 二 向心运动当提供向心力的合外力大于物体做圆周运动所需的向心力 即f mr 2时 物体会逐渐向圆心靠近 名师提醒1 物体做离心运动不是物体受到所谓 离心力 作用 而是物体具有惯性的表现 2 物体做离心运动时 并不是沿半径方向飞出 而是运动半径越来越大或沿切线方向飞出 返回目录 物理专题四曲线运动 题型全突破 继续学习 考法透析1小船渡河问题1 小船渡河问题的分析思路 物理专题四曲线运动 继续学习 2 小船渡河的两类问题 三种情境 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例1 考法示例1小船在200m宽的河中横渡 水流速度为2m s 船在静水中的速度为4m s 1 若小船的船头始终正对对岸 它将在何时 何处到达对岸 2 要使小船到达正对岸 应如何航行 历时多长 3 小船渡河的最短时间为多长 4 若水流速度是5m s 船在静水中的速度是3m s 则怎样渡河才能使船漂向下游的距离最短 最短距离是多少 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 返回目录 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例2 物理专题四曲线运动 返回目录 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 2 受力特点物体所受合力为恒力 且与初速度的方向垂直 3 运动特点沿初速度v0方向做匀速直线运动 沿合力方向做初速度为零的匀加速直线运动 4 研究方法 1 常规分解法 将类平抛运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向 即沿合力方向 的匀加速直线运动 两分运动彼此独立 互不影响 且与合运动具有等时性 2 特殊分解法 对于有些问题 可以过抛出点建立适当的直角坐标系 将加速度a分解为ax ay 初速度v0分解为v0 x v0y 然后分别在x y轴方向列方程求解 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 五 斜面上的平抛运动的分析方法在斜面上以不同的初速度水平抛出的物体 若落点仍在斜面上 则存在以下规律 1 物体的竖直位移与水平位移之比是同一个常数 这个常数等于斜面倾角的正切值 2 物体的运动时间与初速度成正比 3 物体落在斜面上 位移方向相同 都沿斜面方向 4 物体落在斜面上时的速度方向平行 5 当物体的速度方向与斜面平行时 物体离斜面的距离最远 物理专题四曲线运动 继续学习 六 多体平抛运动问题1 多体平抛运动问题是指多个物体在同一竖直平面内平抛时所涉及的问题 2 三类常见的多体平抛运动 1 若两物体同时从同一高度 或同一点 抛出 则两物体始终在同一高度 二者间距只取决于两物体的水平分运动 2 若两物体同时从不同高度抛出 则两物体高度差始终与抛出点高度差相同 二者间距由两物体的水平分运动和竖直高度差决定 3 若两物体从同一点先后抛出 两物体竖直高度差随时间均匀增大 二者间距取决于两物体的水平分运动和竖直分运动 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例3如图所示 水平屋顶高h 5m 围墙高h 3 2m 围墙到房子的水平距离l 3m 围墙外马路宽x 10m 为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上 则小球离开屋顶时的速度v的大小的可能值为 g取10m s2 a 8m sb 12m sc 6m sd 2m s思路分析解本题的关键是找出隐含条件和临界条件 v0不能太大 否则小球将落在马路外边 v0又不能太小 否则被围墙挡住而不能落在马路上 因而只要分析落在马路上的两个临界状态 即可解得所求的可能值 考法示例3 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例4 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例5如图所示 在足够高的竖直墙壁mn的左侧某点o以不同的初速度将小球水平抛出 其中oa沿水平方向 则所有抛出的小球在碰到墙壁前瞬间 其速度的反向延长线a 交于oa上的同一点b 交于oa上的不同点 初速度越大 交点越靠近o点c 交于oa上的不同点 初速度越小 交点越靠近o点d 因为小球的初速度及o a间距离未知 所以无法确定 考法示例5 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 解析小球虽然以不同的初速度抛出 但小球碰到墙壁时在水平方向的位移均相等 为o a间距离 由推论2易知 所有小球在碰到墙壁前瞬间其速度的反向延长线必交于水平位移oa的中点 选项a正确 答案a 继续学习 考法示例6如图所示 从倾角为 的斜面上的某点先后将同一小球以不同的初速度水平抛出 均落到斜面上 当抛出的初速度为v1时 小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为 1 当抛出的初速度为v2时 小球到达斜面时速度方向与斜面的夹角为 2 不考虑空气阻力的影响 则有a 1可能大于 2b 1可能小于 2c 1一定等于 2d 1 2的大小关系与斜面的倾角 有关 考法示例6 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例7如图所示 在倾角为 的斜面顶端a处以速度v0水平抛出一小球 小球落到斜面上b处时的速度方向与水平方向的夹角为 1 设空气阻力不计 我们分析下面的几个问题 问题1 求小球从a处运动到b处所需的时间 小球落到b处时的速度大小及a b间的距离 考法示例7 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 问题3 若将此球改为用2v0的水平速度抛出 与斜面接触时速度方向与水平方向的夹角为 2 则下列关系正确的是a 1 2b 1 2c 1 2d 2 1 2解析如图所示 小球的位移方向与水平方向的夹角等于斜面的倾角 因此有tan 2tan 初速度越大 小球的位移越大 但方向不变 故选项c正确 答案c 物理专题四曲线运动 返回目录 物理专题四曲线运动 继续学习 考法透析4对匀速圆周运动物理量的理解一 对公式v r的进一步理解线速度v和角速度 都可以用来描述圆周运动的快慢 公式v r反映了它们和半径之间的关系 1 r一定时 v 举例 1 齿轮边缘处的质点随着齿轮转速的增大 角速度和线速度都增大 2 骑自行车时 车轮转得越快 角速度就越大 车轮边缘上各点的线速度就越大 2 一定时 v r举例 1 时钟上的分针转动时 分针上各点的角速度相同 但分针上离圆心越远的点 r越大 v也就越大 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 二 传动装置中各物理量间的关系 物理专题四曲线运动 继续学习 三 匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例8如图所示 轮o1 o3固定在一转轴上 轮o1 o2用皮带连接且不打滑 在o1 o2 o3三个轮的边缘各取一点a b c 已知三个轮的半径之比r1 r2 r3 2 1 1 求 1 a b c三点的线速度大小之比va vb vc 2 a b c三点的角速度之比 a b c 3 a b c三点的向心加速度大小之比aa ab ac 思路分析解答本题时可按以下思路进行 分析装置的特点 确定传动类型 由描述圆周运动的各物理量之间的关系确定大小 代入数据求解 考法示例8 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 答案 1 2 2 1 2 1 2 1 3 2 4 1点评求解本题的关键是掌握线速度 角速度 向心加速度与半径的关系 名师提醒在分析传动装置的各物理量时 要抓住不等量与等量之间的关系 分析此类问题有两个关键点 一是同一轮轴上的各点角速度相同 二是皮带不打滑时 与皮带接触的各点线速度大小相同 这两点抓住了 然后根据描述圆周运动的各物理量之间的关系就不难得出正确的结论 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例9如图所示 一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动 在框架上套着两个质量相等的小球a b 小球a b到竖直转轴的距离相等 它们与圆形框架保持相对静止 下列说法正确的是a 小球a的合力小于小球b的合力b 小球a与框架间可能没有摩擦力c 小球b与框架间可能没有摩擦力d 圆形框架以更大的角速度转动 小球b受到的摩擦力一定增大 考法示例9 物理专题四曲线运动 返回目录 思路分析本题可按以下思路分析 两球做匀速圆周运动 合外力提供向心力 对两球进行受力分析 根据合力判断是否受摩擦力解析由于合力提供向心力 依据向心力表达式f mr 2 已知两球质量 运动半径和角速度都相同 可知向心力相同 即合力相同 故a错误 小球a受到重力和弹力的合力不可能垂直指向oo 轴 故一定存在摩擦力 而b球的重力和弹力的合力可能垂直指向oo 轴 故b球摩擦力可能为零 故b错误 c正确 由于不知道b是否受到摩擦力 故而无法判定圆形框架以更大的角速度转动 小球b受到的摩擦力的变化情况 故d错误 答案c 物理专题四曲线运动 继续学习 考法透析5圆周运动中的临界问题的分析方法对于圆周运动中的临界问题 分析时应首先考虑达到临界条件时物体所处的状态 然后分析该状态下物体的受力特点 结合圆周运动知识 列出相应的动力学方程 对有关范围类的临界问题 应注意分析两个极端状态 以确定变化范围 1 水平面内圆周运动的临界问题关于水平面内的匀速圆周运动的临界问题 主要是临界速度和临界力的问题 常见的是与绳的拉力 弹簧的拉力 接触面的弹力和摩擦力等相关的问题 通过受力分析来确定临界状态和临界条件 是较常用的解题方法 2 竖直面内圆周运动的临界问题物体在竖直面内做圆周运动时 绝大多数属于变速圆周运动 常常涉及临界问题 在不同约束条件下 物体完成圆周运动的临界条件不同 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例10如图所示 细绳一端系着质量为m 0 6kg的物体a 静止于水平面 另一端通过光滑小孔吊着质量m 0 3kg的物体b a的中点与圆孔距离为0 2m 且a和水平面间的最大静摩擦力为2n 现使此平面绕中心轴线转动 问角速度 满足什么条件时 物体b会处于静止状态 取g 10m s2 结果保留一位小数 思路分析应分析出物体a做圆周运动的向心力来源 摩擦力和绳的拉力 绳的拉力等于b的重力 而摩擦力可以沿半径向里或向外 当沿这两个方向达到最大值 即为两个临界状态 结合圆周运动的公式 即可求解 考法示例10 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例11 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例12 物理专题四曲线运动 继续学习 解析物体随圆盘做圆周运动 运动到最低点时最容易滑动 因此物体在最低点且刚好要滑动时的转动角速度为最大值 这时 根据牛顿第二定律可知 mgcos30 mgsin30 mr 2 求得 1 0rad s c项正确 a b d项错误 答案c点评本题的易错之处在于容易根据竖直平面内的圆周运动问题 得出最高点为临界点 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例13 物理专题四曲线运动 继续学习 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例14如图所示 一块足够大的光滑平板放置在水平面上 能绕水平固定轴mn调节其与水平面所成的倾角 板上一根长为l 0 60m的轻细绳 它的一端系住一质量为m的小球p 另一端固定在板上的o点 当平板的倾角固定为 时 先将轻绳平行于水平轴mn拉直 然后给小球一沿着平板并与轻绳垂直的初速度v0 3 0m s 若小球能保持在板面内做圆周运动 倾角 的值应在什么范围内 取重力加速度g 10m s2 考法示例14 物理专题四曲线运动 返回目录 物理专题四曲线运动 继续学习 考法透析6圆周运动的多解问题匀速圆周运动的多解问题常涉及两个物体的两种不同运动 其中一个做匀速圆周运动 另一个做其他形式的运动 由于这两种运动同时进行 因此 依据等时性建立等式来求解待求量是解答此类问题的基本思路 需要注意的是 因为匀速圆周运动具有周期性 在前一个周期内发生的事件在后一个周期内同样可能发生 这就要求同学们在表示做匀速圆周运动的运动时间时 必须把各种可能都考虑进去 物理专题四曲线运动 继续学习 考法示例15在半径为r的水平圆板中心轴正上方高为h处 水平抛出一小球 圆板匀速转动 当圆板半径oa与初速度方向一致时开始抛出小球 如图所示 要使球与圆板只碰一次 且落点为a 则小球的初速度v0为多大 圆板转动的角速度为多大 考法示例15 物理专题四曲线运动 返回目录 物理专题四曲线运动 能力大提升 继续学习 模型1火车转弯模型 物理专题四曲线运动 继续学习 2 火车转弯时侧压力的分析 1 当火车的行驶速度v v0时 转弯所需的向心力由重力和轨道的支持力的合力提供 火车轮缘与内外轨均无侧压力 2 当火车的行驶速度v v0时 外轨向内挤压轮缘 提供的侧压力与f共同充当向心力 3 当火车的行驶速度v v0时 内轨向外挤压轮缘 提供的侧压力与f共同充当向心力 物理专题四曲线运动 继续学习 示例16铁路转弯处的弯道半径r是根据地形确定的 弯道处要求外轨比内轨高 内外轨的高度差h的设计不仅与r有关 还与火车在弯道上的行驶速率有关 下表是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的内外轨的高度差h的部分数据关系 g取10m s2 1 根据表中数据 推导出h和r关系的表达式 并求出r 550m时h的值 2 铁路建成后 火车通过弯道时 为保证绝对安全 要求内外轨均不向车轮施加侧向压力 已知我国铁路内外轨的间距设计值l 1435mm 结合表中的数据 算出我国火车的转弯速率v 以km h为单位 结果取整数 当 很小时tan sin 3 为了提高运输能力 国家不断对火车进行提速 这就要